KR20090051100A

KR20090051100A - Ｆｇｆ-18 로 연골 질환의 치료

Info

Publication number: KR20090051100A
Application number: KR1020097006119A
Authority: KR
Inventors: 알베르토 지모아; 크리스토프 에이치 라델; 엘마 봄 바우르
Original assignee: 아레스 트레이딩 에스.에이.
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2009-05-20
Also published as: AU2007287510A1; US20100016223A1; EA015644B1; JP2014088429A; CA2658511A1; JP2010501531A; IL197169A; WO2008023063A2; IL197169A0; JP5815206B2; KR101419961B1; WO2008023063A3; HRP20120643T1; EP2054050A2; EP2054050B1; AU2007287510B2; CA2658511C; PL2054050T3; MX2009002063A; US8207115B2

Abstract

본 발명은 연골 질환 및 특히 골관절염의 치료에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 치료 요법에서 FGF-18 의 사용에 관한 것이며, 골관절염, 예를 들어, 무릎 골관절염 또는 이차성 둔부 골관절염등의 골관절염과 같은 연골 질환를 갖는 환자의 치료를 위한 의약의 제조를 위한 것이다. 구체적으로 본 발명은 치료 주기당 주 1 회 FGF-18 화합물의 투여를 포함하는 바람직한 치료 계획을 제공한다.

연골, 골관절염, FGF-18 화합물

Description

ＦＧＦ-18 로 연골 질환의 치료 {Treatment of cartilage disorders with FGF-18}

본 발명은 의약 분야의 발명이며, 연골 질환 및 특히, 골관절염(osteoarthritis)의 치료에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 치료 요법에서 FGF-18 의 사용에 관한 것이며, 골관절염, 예를 들어, 무릎 골관절염 또는 이차성 둔부 골관절염(secondary hip osteoarthritis)등의 골관절염같은 연골 질환를 갖는 환자의 치료를 위한 의약의 제조를 위한 것이다. 구체적으로 본 발명은 치료 주기마다 주 1 회 FGF-18 화합물을 투여를 포함하는 바람직한 치료 계획을 제공한다.

FGF18 은 FGF8 및 FGF17 과 가장 밀접하게 관련된 FGF 군의 일종으로 알려져 있다. FGF18 관련 활성은 중간엽 계열 세포(mesenchymal lineage cells), 특히 심근 세포(cardiac myocytes), 골아세포(osteoblasts) 및 연골세포(chondrocytes)의 자극을 포함한다(US 6,352,971). FGF18 은 FGFR4, FGFR3 의 lllc 접합 변종(lllc splice variant of FGFR3) 및 FGFR2 를 결합시키고 활성화한다.

골 개형(bone remodelling) 은 조직 덩어리(tissue mass) 및 골격 구조는 유지되는 것에 의한 역동적 과정이다. 상기 과정은 주 역할자로 고려되어지는 두 개의 세포 타입을 가진, 골 흡수(bone resorption)과 골 형성사이의 균형이다. 상기 세포는 골아세포와 파골세포(osteoclasts)이다. 골아세포는 합성하고 새로운 뼈가 되도록 기질(matrix)을 채운다. 골아세포와 파골세포의 활성은 성장 인자를 포함한 전신 및 국소적인 많은 인자에 의해 조절된다.

연골은 고밀도의 연결 조직의 한 형태이다. 이는 연골세포라 불리는 세포로 구성되고, 이는 기질이라 일컬어지는 단단하고 젤같은 바탕질에 분산되어 있다. 연골은 무혈관성(혈관을 포함하고 있지 않음)이고 영양분이 기질을 통하여 분산되어 있다. 연골은 관절, 흉곽(rib cage), 귀, 코, 인후, 및 추간판 사이에서 발견된다. 연골의 3 가지 주요 타입이 있다: 유리질, 탄성질, 섬유질의 연골. 연골의 주 목적은 골 침착(bone deposition)을 시작할 수 있는 구조를 제공하는 것이다. 연골의 또 따른 중요한 목적은 관절로 연결된 뼈 움직임에 대해 부드러운 표면과 기계적 보호를 제공하는 것이다.

부상 또는 질병의 원인이 되는 손상된 연골, 특히 관절 연골의 대체는 내과의사들에게는 위험한 수술이고, 유효한 치료는 예측불가하고 단지 제한된 시간동안에만 효과가 있는 것으로 생각되어진다. 사실상 연골 손상에 대한 현재의 모든 유 효한 치료는 고통 경감에 중점을 두고 있고, 손상된 조직의 재생성에 대한 효과는 거의 없거나 약간 있다. 그러므로, 대다수의 젊은 환자들은 치료를 받지 않거나 가능한 치료를 지연시키도록 조언받는다. 치료가 요구될 때는 일반적인 과정은 전관절대치술(total joint replacement) 또는 연골세포에 의한 섬유질 연골의 침착을 자극시키기 위해 연골하 골(subchondral bone)의 관통을 포함하는 과정인 미세골절술(microfacture)이다.

골관절염 환자들에게 비수술적 치료는 물리치료, 생활 양식의 변화(예, 활동의 감소), 버팀대(bracing), 지지 기구, 경구 및 주사약(예, 비스테로이드계의 항염증제), 및 의학적 관리등으로 구성된다. 외과적 수술의 선택은 중증 골관절염에 매우 특이적이고, 일반적으로 수명이 짧은 증상의 감소를 제공할 수 있다. 경골 또는 대퇴부의 관절절단술(asteotomics)(관절 마모를 재균형잡기 위한 뼈 절단)은 증상을 감소시킬수 있고, 활동적인 생활 양식을 유지하도록 도움을 줄 수 있으며, 전관절대치술의 필요를 지연시킬 수 있다. 전관절대치술은 진행된 골관절염의 증상을 경감시킬 수 있으나, 일반적으로 환자의 생활 양식 및/또는 활동 수준의 변화를 요구한다.

그러므로, 손상된 조직을 재생성하도록 하는, 연골 질환의 증상을 치료, 예방 또는 개선하는 방법을 갖는 것이 바람직할 것이다. 게다가, 이러한 방법은 가능한한 안전하고 효과적이어야 할 것이다. 더욱이, 관절 질환은 만성적 질병일 수 있 기 때문에 이러한 방법은 환자의 재치료가 가능해야 할 것이다.

본 발명은 FGF-18 화합물의 투여를 포함하는 연골 질환를 갖는 환자의 치료를 위한 방법을 제공한다. 여기서, FGF-18 화합물은 적어도 2 회 투여되며, 상기 투여는 약 4 일, 바람직하게는 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 일로 나누어진다. 치료되는 연골 질환이 골관절염인, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 FGF-18 화합물은 여기서 FGF-18(170AAA)로 명시된 FGF-18 단편(fragment)이고, 약량 주기 (posology cycle)는 연속적으로 3 주동안 주 1 회 관절내 주사당 10 내지 30 mcg이다(1 치료 주기). 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 치료 주기는 4 또는 6 개월후에 반복되어 질 수 있다. 예를 들어, 치료 주기가 6 개월후에 반복되는 경우, 첫 치료 주기가 예를 들어 그 해의 1 월에 시작되었다면, 두 번째 치료 주기는 그 해의 7월에 시작될 수 있다.

본 발명이 또한 제공하는 것은 연골 질환를 갖는 환자의 치료를 위한 의약의 제조에서 FGF-18 화합물의 용도이다. 여기서, 상기 FGF-18 화합물은 적어도 2 회 투여되며, 상기 투여는 약 4 일, 바람직하게는 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 일로 나누어진다. 또한, 본 발명은 연골 질환를 갖는 환자의 치료를 위한 FGF-18 화합물의 용도를 제공한다. 여기서 상기 FGF-18 화합물은 적어도 2회 투여되며, 상기 투여는 약 4 일, 바람직하게는 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 일로 나누어진다.

또한, 본 발명은 연골 질환를 갖는 환자의 치료를 위한 의약의 제조에서 FGF-18 화합물의 용도를 제공하며, 상기 의약은 적어도 2 회 투여되는 것이 적당하고, 상기 투여는 약 4 일, 바람직하게는 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 일로 나누어진다.

본 발명은, 예를 들어 FGF-18(170AA) 단백질 단편과 같은 FGF-18 화합물로 특히 골관절염과 같은 다양한 연골 질환의 치료를 위한 적합한 투여 계획을 포함한 적합한 치료 양식을 제공한다. 본 발명의 맥락에서, FGF-18 화합물은 여기서 개시된 방법 및 용도에 따라 투여되었을 때 연골 질환에 대해 최상의 질병- 또는 증상-개선 효과를 가지는 것이 발견된다. 본 발명에 의해 의도되었던 것보다 투약을 자주하는 경우 본 발명에서 의도했던 것과 동일하거나 대등한 복용량을 사용했을 때에 비해 연골 또는 관절 환경에 염증 및/또는 다른 역효과를 유발할 수 있는 반면, 본 발명에 의해 의도되었던 것보다 복용 스케줄의 횟수를 줄일 경우 효과가 충분히 나타나지 않을 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 관점에서 본 발명은 FGF-18 화합물의 투여를 포함하는 연골 질환를 갖는 환자의 치료를 위한 방법을 제공하며, 여기서, 상기 FGF-18 화합물은 적어도 2 회 투여되며, 상기 투여는 약 4 일, 바람직하게는 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 일로 나누어진다. 예를 들어, 투여가 약 4 일로 나누어지는 경우에, 두 번째 투여는 첫 투여후 약 96 시간 이후에 행해질 것이다; 예, 투여가 예를 들어 1 일 오전에 행해졌다면, 환자가 투여를 받지 않아야 되는 기간은 달력상 3 일이 되고(2, 3, 4일) 환자는 5일 오전에 투여를 다시 받게 될 것이다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에 의하면, 상기 투여는 약 6, 7 또는 8 일로 나누어진다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 약 7 일로 나누어질 수 있다.

본 발명의 다른 관점에서 본 발명은 연골 질환를 갖는 환자의 치료를 위한 의약의 제조에서 FGF-18 화합물의 용도를 제공하며, 여기서, 상기 FGF-18 화합물은 적어도 2 회 투여되고, 상기 투여는 약 4 일, 바람직하게는 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 일로 나누어진다. 특히 바람직한 실시예에 의하면, 상기 투여는 약 6, 7, 또는 8일로 나누어진다. 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 투여는 약 7 일로 나누어질 수 있다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 투여는 약 7 일로 각각 나누어 진다. 바람직하게는, 상기 FGF-18 화합물은 주 1 회 규칙적인 간격으로 투여된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명은 연골 질환를 갖는 환자의 치료를 위한 의약의 제조에서 FGF-18 화합물의 용도를 제공하고, 상기 의약은 적어도 2 회 투여되는 것으로 적용되며, 상기 투여는 약 4 일, 바람직하게는 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 일로 나누어진다. 특히 바람직한 실시예에 의하면, 상기 투여는 약 6, 7 또는 8 일로 나누어진다. 바람직한 일 실시에에 의하면, 상기 투여는 약 7 일로 나누어진다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 투여는 약 7 일로 각각 나누어진다. 바람직하게는, 상기 FGF-18 화합물은 주 1 회 규칙적인 간격으로 투여된다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 FGF-18 화합물은 치료 주기당 적어도 연속적으로 2 주, 적어도 연속적으로 3 주 또는 적어도 연속적으로 4 주동안 투여된다. 바람직한 실시예에 의하면, 치료 주기는 다수의 연속적인 주이며, 여기서 FGF-18 화합물은 매주마다 주어진다. 보다 바람직한 실시예에 의하면, 상기 FGF-18 화합물은 치료 주기당 연속적으로 2 주, 연속적으로 3 주 또는 연속적으로 4 주동안 투여되고, 상기 치료는 년간 1, 2, 3, 4, 5 또는 6 치료 주기를 포함할 수 있다. 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 FGF-18 화합물은 치료 주기당 연속적으로 3 주동안 투여된다. 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 치료는 년간 2 치료 주기를 포함한다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 치료는 FGF-18 화합물의 관절내 투여를 포함한다. 선택적으로, 상기 치료는 FGF-18 화합물의 정맥내 투여를 포함할 수 있다.

보다 바람직한 실시예에 의하면, 상기 치료는 FGF-18 화합물의 1 회의 관절내 투여당 1-100 mcg, 또는 바람직하게는 1-60 마이크로그램(mcg), 또는 바람직하게는 3-50 mcg, 또는 바람직하게는 5-40 mcg, 또는 바람직하게는 10-30 mcg 의 복용량으로의 투여를 포함한다. 바람직한 실시예에 의하면, 상기 치료는 FGF-18 화합물은 1 회의 관절내 투여당 약 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 mcg의 분량으로 투여를 포함한다. 바람직한 복용량은 FGF-18 화합물의 1 회의 관절내 투여당 5, 10, 15, 20, 25 및 30 을 포함한다.

보다 바람직한 실시예에 의하면, 상기 치료는 FGF-18 화합물의 1 회 정맥내 투여당 50-200 mcg/kg, 바람직하게는 80-120 mcg/kg 의 복용량으로의 투여를 포함한다. 바람직한 실시예에 의하면, 상기 치료는 FGF-18 화합물의 1 회 정맥내 투여당 80, 90, 100, 110 또는 120 mcg/kg 의 분량으로의 투여를 포함한다.

바람직한 실시예에 의하면, 본 발명의 일 방법에 의해 치료되는 연골 질환은 예를 들어 OARSI 에 따라 단계 Ⅱ 또는 단계 Ⅲ 로 구분되는 골관절염과 같은, 골관절염이다. 바람직한 실시예에 의하면, 골관절염은 무릎 골관절염 또는 이차성 둔부 골관절염과 같은 둔부 골관절염일 수 있다. 당업자는 당업계에서 사용되는 골관절염의 분류를 충분히 인식하고 있다. 특히, OARSI 분류는 당업계에 공지되어 있다. 당업자는“골관절염의 의학적 관리에 대한 가이드라인(Guidelines for the medical management of osteoarthritis)”(Marc C. Hochberg, Roy D. Altman, Kenneth D. Brandt, Bruce M. Clark, Paul A. Dieppe, Marie R. Griffin, Roland W. Moskowitz, Thomas J. Schnitzer, Arthritis & Rheumatism, Volume 38, Issue 11, 1995. Pages 1535-1546.) 을 참조할 수 있다.

본 발명의 바람직한 FGF-18 화합물은 인간 정상형(wildtype) FGF-18 또는 FGF-18(170AA) 로부터 선택된 것이다.

본 발명의 화합물

자연형 또는 정상형 FGF-18 은 관절 연골의 연골세포에 의해 발현되는 단백질이다. 본 발명은 일반적으로 골관절염의 치료에 있어서 섬유아세포 성장 인자 18(Fibroblast Growth Factor 18, FGF-18) 화합물의 용도와 관련되어 있다. 본 발명의 FGF-18 화합물은 예를 들어, 자연형 또는 정상형 FGF-18, 특히 인간 FGF-18, 생활성 대립유전자 변이체(bioactive allelic variant) 같은 이의 생활성 변이체, 및 FGF-18 의 생활성 절단형(bioactive truncated form)을 포함한다. 본 발명은 여기서 기술된 원하는 FGF-18 생활성을, 특히 연골 침착의 증가와 같은, 보유하는 모든 FGF-18 의 변이체 또는 변형 형태에 관한 것일 수 있다. FGF-18 의 생활성은 특히 여기서서 설명된 생체 질병 모델에서와 같이, 특히 이하의 예들에서 설명된 것들을 포함한다.

인간 FGF-18 cDNA 의 뉴클레오티드 서열은 SEQ ID NO.1 에 나타나고, 이의 아미노산 유도체 서열은 SEQ ID NO.2 에 나타난다. FGF18 은 본래 zFGF-5 를 나타내고, 미국 특허 6,352,971, 5,989,866 및 미국특허공개 2005/0043234 에 자세히 기술되어 있으며, 이의 모두는 참조로 포함된다. 인간 FGF-18 폴리펩티드(SEQ ID NO: 1)를 인코딩하는(encoding) cDNA 의 분석은 180 아미노산의 성숙 폴리펩티드를 포함하는 207 아미노산(SEQ ID NO:2)을 인코딩하는 오픈 리딩 프레임(open reading frame)을 밝혔다(SEQ ID NO: 2 의 28 내지 207 잔기(residue)).

SEQ ID NO:3 에 나타난 마우스 FGF-18 폴리뉴클레오티드 서열 및 SEQ ID NO:4 에 나타난 동종 아미노산 서열은 인간 동종유전자(ortholog)의 그것과 높은 정도의 상동성을 갖는 것으로 발견되었다. 아미노산 수준에서 볼 때, 마우스 및 인간 폴리펩티드는 3 개의 아미노산 변화를 가지고 거의 98% 일치하였다. 당업자는 SEQ ID NO:1 또는 SEQ ID NO:3 및 SEQ ID NO:2 및 SEQ ID NO:4 에 나타난 서열은 각각 인간과 마우스 FGF 18 유전자 및 폴리펩티드의 단일 대립 유전자를 나타내고 대립유전자 변이체 및 선택적 스플라이싱(alternative splicing)이 일어날 것을 예측할 수 있다.

이미 언급한 바와 같이, 본 발명의 FGF-18 화합물은 예를 들어 자연형 또는 정상형 FGF-18, 특히 인간 FGF-18, 생활성 대립유전자 변이체와 같은 이의 생활성 변이체, 및 FGF-18 의 생활성 절단형을 포함한다. 본 발명은 여기서 기술된 특히 연골 침착의 증가와 같은, 원하는 FGF-18 생활성을 보유하는 FGF-18 의 모든 변이체 또는 변형 형태에 관한 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, FGF-18 화합물은 인간 FGF-18 의 절단형이다. 구체적 실시예에 의하면, 상기 FGF-18 의 절단형은 여기서 정의된 SEQ ID NO:2 의 28 내지 175 잔기, 기능성 유도체, 변이체 또는 돌연변이로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 의하면, 상기 FGF-18 의 절단형은 여기서 정의된 SEQ ID NO:2 의 28 내지 176, 28 내지 177, 28 내지 178, 28 내지 179, 28 내지 180, 28 내지 181, 28 내지 182, 28 내지 183, 28 내지 184, 28 내지 185, 28 내지 186, 28 내지 187, 28 내지 188, 28 내지 189, 28 내지 190, 28 내지 191, 28 내지 192, 28 내지 193, 28 내지 194 또는 28 내지 195, 28 내지 196, 28 내지 197, 28 내지 198, 28 내지 199, 28 내지 200, 28 내지 201, 28 내지 202, 28 내지 203, 28 내지 204, 28 내지 205, 28 내지 206 또는 28 내지 207 잔기, 기능성 유도체, 변이체 또는 돌연변이로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 상기 폴리펩타이드, 기능성 유도체, 변이체 또는 돌연변이는 부가적 N-말단 아미노산 잔기(N-terminal amino acid residue), 바람직하게는 메티오닌(methionine)을 포함할 수 있다. 실제로, 표현 체계 및 조건에 따라, 본 발명의 폴리펩티드는 개시 메티오닌을 가진 재조합 숙주 세포(recombinant host cell)에서 발현될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 이하에서는“FGF-18(170AA)”로 나타내어지는, 170 아미노산(AA)을 포함하는 FGF-18 의 절단형이며, 정상형 또는 자연 발생형은 첫 27 AA 는 신호 서열(signal sequence)이고 마지막 11 AA 는 FGF-18(170AA)에서 삭제된 207 AA 길이이다(또한, 자연 발생 FGF-18 에 대해서는 생체내에서 나타날 수 있는 바와 같이). FGF-18(170AA)은 신호 서열이 없고 AA 서열이 메티오닌으로 시작되고 뒤이어 AA 28, AA 196 으로 끝나는, 대장균(E.coli) 에서 발현될 수 있다. FGF-18(170AA)의 분자량은 19.83 kDa, pl~10 이다. FGF-18(170AA)은 이하의 SEQ ID NO. 5 에서 보다 더 설명되어진다. FGF-18(170AA)는 연골세포 증식/분화 및 다양한 연골 조직의 치유 및 재건을 이끄는 연골 침착을 증가시킨다.

FGF 그룹(family)에 속하는 물질(member)들은 헤파린(heparin) 이 결합된 도메인으로 특징되어진다. FGF-18 에 대한 잠정적 헤파린-결합 도메인(heparin-binding domain) 은 SEQ ID NO:2 및 SEQ ID NO:4 의 아미노산 잔기 148(Gly) 내지 아미노산 잔기 169(Gln) 의 영역에서 발견되어진다. 수용체 매개 신호(receptor-mediated signaling)는 세포-표면 헤파린 설페이트 프로테오글리칸과 복합된 FGF 리간드의 결합에서 개시되는 것으로 간주되어 진다.

많은 FGF 과 물질들은 이의 구조와 기능에 기초하여 두 개의 관련 그룹중의 하나에 위치하게 된다. aFGF 및 bFGF 는 다양한 길이의 두 개의 인트론(intron)에 의해 구분되는 세 개의 엑손(exon)으로 구성된다. FGF-18 은 5 개의 엑손으로 구성되고, 이의 첫 3 개는 aFGF 및 bFGF 의 첫 엑손과 일치한다. 모든 공지된 FGF 그룹의 물질은 단일 폴리펩티드를 형성하기 위해 스플라이스된다.

FGF-18 의 리간드-수용체 복합체(ligand-receptor complex)의 분석은 FGF-18 이 FGFR4, FGFR3 및 FGFR2 의“lllc”접합 변이체(splice variant)에 대해 특이성을 갖음을 보여준다. FGFR3-lllc 및 FGFR2-lllc 는 연골 조직의 연골세포에 의해 발현되고, 특히 2 개의 수용체는 인간 관절 연골내에서 발견되어진다. FGFR3 및 FGFR2 는 포유류의 성장판에서 발견되어지고, 연골내 및 막내의 골 형성에 중요한 역할을 한다. FGFR2 는 처음에 밀집된 중간엽(condensing mesenchyme)에서 발현되고 FGFR3 발현은 연골세포 분화 및 증식으로 개시된다. 두개 골의 발생에서, FGFR3 는 경질막(dura meter) 및 골막(periosteum)에서 발견되는데, 반면에 FGFR2 는 구조를 구분하는 오스티오제닉 프론트(osteogenic front)에서 골 조상 세포(osteoprogenitor cells)로 발현된다. FGFR2 는 또한, 해면뼈(traebecular bone)로 발현된다. 앞서, FGF 18 은 이러한 세포 타입의 분화된 상태 및 투여 방식에 근거하여 연골세포 및 골아세포에 대한 증식제임을 보였다(미국 특허 6,352, 971 및 5,989, 866; Ellsworth et al. 골관절염 및 연골(Osteoarthritis and Cartilage), 10: 308-320,2002 ; Shimoaka et al. , J. Bio. Chem. 277 (9) 7493-500, 2002 를 참조).

바람직하게, 본 발명의 FGF-18 화합물은 연골 침착을 증가시킨다. 이러한 증가는 생체내 및 생체외 모두에서 측정될 수 있다. 유리질 연골, 탄성 연골 및 섬유질 연골의 생성은 치료적 및 생물학적 기질(matrix)에 대한 성분으로서 유용하다. FGF-18(170AA)같은 FGF-18 화합물 및 FGF-18 화합물을 포함하는 조성물(“FGF-18 조성물”)은 연령과 관계된 표면 세동(fibrillation)으로 인한 윤활관절(synovial joints)에서 관절 연골의 결손, 골관절염에 기인한 연골 퇴행 및 상처 또는 질병에 기인한 국소적 연골 및 골연골의 결손의 치료에 유용할 것이다.

FGF-18 화합물 및 조성물은 박리성 골 연골염(osteochondritis dissecans) 및 퇴행성 관절 질환에 기인된 관절 질환의 치료에 유용할 것이다. 재건 및 성형 수술분야에서, FGF-18 조성물은 광범위한 조직 결손의 재건을 위한 자가 또는 동종 연골 확대 및 이식에 유용할 것이다.

FGF-18 화합물 및 조성물은 또한, 세포를 증량하고 탄성질 연골 생산을 유도하는데 유용할 것이다. 세포의 증량 및 탄성질 연골 생산의 유도는 귀 및 코 조직의 생산 및 치유에 유용할 것이다. FGF-18 화합물 및 조성물은 또한, 자가 또는 동종 연골세포 이식을 위한 배양에서 연골세포의 수를 증량시키기 위해 사용되어질 수 있고 이어서 FGF-18 조성물의 투여로 이루어지는 동시 치료를 동반하거나 동반하지 않은 채 투여될 수 있다. 이러한 과정에서, 예를 들어, 연골세포는 손상된 관절의 비손상된 좁은 무게를 지탱하는 부위로부터 관절경 검사법적으로 수확될 수 있고, 이식전에 세포수를 증가시키기위해 FGF18 조성물의 존재하에 배양될 수 있다. 증량된 배양은 이어서 FGF-18 조성물과 혼합되고, 관절 공간 또는 직접적으로 결손내에 위치하게 된다. FGF-18 조성물은 연골 형성 및/또는 이식된 연골세포 또는 이의 전구체 세포가 그 위치를 유지하도록 도울수 있는 세포를 포함하는 뼈막(periosteal) 또는 연골막(perichondrial) 이식과 결합하여 사용될 수 있다. FGF-18 조성물은 관절의 세척, 골수 자극, 연마 관절성형술(abrasion arthroplasty), 연골하 천공술(subchondral drilling), 연골하 뼈의 미세골절술와 결합하여 연골 손상을 치료하는데 이용될 수 있다. 추가적으로, FGF-18 조성물의 투여에 기인한 연골의 성장후에, 새로 형성된 관절 표면을 적합한 윤곽을 그리기위해 추가적인 수술적 치료가 필요할 수 있다.

본 발명에 따른 FGF-18 화합물은 또한, 기능적 유도체, 변이체 또는 정상형 FGF-18 단백질의 돌연변이일 수 있다.

여기서 사용된“기능적 유도체(functional derivatives)”는 FGF-18 의 유도체, 이의 변이체 또는 돌연변이 및 융합된 단백질을 포함하고, 잔기(residue) 또는 N 또는 C 말단기 상의 곁사슬로 발생하는 기능성 그룹으로부터 당업계에 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 상기 기능성 유도체는 약학적으로 허용가능한, 즉, 단백질의 활성을 파괴하지 않는, 대체로 FGF-18 의 활성과 유사하거나 향상되고, 이를 포함하는 조성물에 독성을 부여하지 않는 한, 본 발명에 포함된다.

예를 들어, 상기 유도체는 폴리에틸렌 글리콜 곁사슬을 포함할 수 있고, 안정성, 반감기, 생물학적이용가능성, 인체에 대한 내성같은 단백질의 다른 성질을 향상시키거나 면역원성을 감소시킬 수 있다. 상기 목적을 달성하기 위해, FGF-18 은 예를 들어 폴리에틸렌글리콜(PEG)에 연결될 수 있다. PEG접합(PEGylation)은 예를 들어, WO 92/13095 에 나타난 것과 같은 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다. 특히, PEG-IFN 은 WO 99/55377 의 개시와 동일하게 제조될 수 있다.

그러므로, 바람직한 실시예에 의하면, 상기 FGF-18 의 기능성 유도체는 하나 이상의 융합된 작용기에 결합된 적어도 하나의 모이어티(moiety)를 포함하고, 이는 아미노산 잔기상의 하나 이상의 곁사슬로 발생한다. 상기 모이어티가 폴리에틸렌글리콜 모이어티인 실시예가 상당히 바람직하다. 본 발명에 따라, 몇 개의 PEG 모이어티가 또한 FGF-18 에 결합될 수 있다.

다른 유도체는 FGF-18 의 지속성 형태(long-acting form)와 같은 변형된 FGF-18 단백질을 포함한다. 특히, 지속성 FGF-18 은 PEG 접합 FGF-18, FGF-1-HAS 융합 단백질 및 FGF-18-Fc-융합 단백질로부터 선택될 수 있다.

다른 유도체는 카르복시 그룹의 지방족 에스테르, 암모니아 또는 일차 또는 이차 아민과의 반응에 의한 카르복실 그룹의 아미드, 아실 모이어티로 형성된 아미노산 잔기의 자유 아미노 그룹의 N-아실 유도체(예, 알카노일(alkanoyl) 또는 카르보시클릭 아로일(aroyl) 그룹) 또는 아실 모이어티로 형성된 자유 히드록실 그룹의 O-아실 유도체(예를 들어 세릴(seryl) 또는 스레오닐(threonyl) 잔기의 그것)를 포함한다.

본 발명의 틀 안에서 사용된“변이체”또는“돌연변이”는 FGF-18 의 유사체를 나타내고, 정상형 FGF-18 과 비교시 결과 생성물의 활성이 상당이 감소됨이 없이, 여기에서 하나 이상의 자연형 FGF-18의 아미노산 잔기는 다른 아미노산 잔기로 대체되거나, 삭제되거나, 하나 이상의 아미노산 잔기가 FGF-18 의 자연 서열에 삽입된다. 이러한 돌연변이는 공지된 합성 및/또는 site-directed mutagenesis 기술 또는 이에 적당한 다른 공지된 기술에 의해 제조된다.

본 발명에 따른 상기“변이체”또는“돌연변이”는 DNA 또는 RNA와 같은 핵산(nucleic acid)에 의해 인코딩된 단백질을 포함하고, 이는 엄격 조건하에서 예로 미국특허 5,989,866 에 개시된 것처럼 FGF-18 을 인코딩하는 DNA 또는 RNA 와 혼성된다. 상기“엄격 조건(stringent)”은 혼성(hybridization) 및 이에 수반되는 세척 조건을 의미하고, 통상적으로 당업계의 일반적인 기술의 조건을 “엄격”으로 나타낸다. Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Interscience, N.Y.,§§6.3 and 6.4 (1987, 1992)을 참조한다. 제한없이, 엄격 조건의 예는, 예로 5 분동안 2 x SSC 및 0.5% SDS, 15 분동안 2 x SSC 및 0.1% SDS; 37℃ 에서 30-60 분동안 0.1 x SSC 및 0.5% SDS, 68℃ 에서 30-60 분동안 0.1 x SSC 및 0.5% SDS 에서의 연구하에 혼성체(hybrid)의 측정된 Tm 보다 낮은 12-20℃ 의 세척 조건을 포함한다. 이 분야의 당업자는 엄격 조건은 또한 DNA 서열, 올리고핵산염 프로브(oligonucleotide probes, 10-40 염기같은) 또는 혼합된 올리고핵산염 프로브의 길이에 의존하는 것을 숙지하고 있다. 혼합 프로브가 사용된다면, SSC 대신에 테트라메틸 암모늄 클로라이드(tetramethyl ammonium chloride, TMAC)를 사용하는 것이 바람직하다. Ausubel, supra.를 참조한다.

동일성(identity)은 서열을 비교하여 결정되는, 둘 이상의 폴리펩티드 서열 또는 둘 이상의 폴리뉴클레오티드 서열사이의 관계를 반영한다. 일반적으로 동일성은 비교되는 서열의 길이에 대하여 각각 정확한 뉴클레오티드 대 뉴클레오티드 또는 두 개의 폴리뉴클레오티드 또는 두 개의 폴리펩티드 서열에 상응하는 아미노산 대 아미노산을 의미한다.

정확한 상응이 없는 서열에 대하여는 “% 동일성”이 결정되어 질 수 있다. 일반적으로, 비교되는 두 개의 서열은 서열사이의 최대의 상관관계를 주도록 정렬된다. 이는 하나 또는 두 개의 서열에 정렬의 정도를 증가시키기 위해“갭(gaps)”을 삽입하는 것을 포함할 수 있다. % 동일성은 비교되는 각 서열의 전체 길이에 대하여 결정될 수 있고(전체 정렬(global alignment)이라 불리는), 이는 특히 동일하거나 매우 유사한 길이의 서열에 대해 적합하고 또는 더 짧은 길이, 정의된 길이 에 대하여 결정될 수 있으며(국소적 배열(local alignment)라 불리는), 이는 동일하지 않은 길이의 서열에 더 적합하다.

동일성 및 상동성 및/또는 둘 이상의 서열의 유사성을 비교하는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 그러므로 예를 들어, 위스콘신 서열 분석 패키지(Wisconsin Sequence Analysis Package), 버전 9.1 (Devereux J et al., 1984)에서 이용가능한 프로그램, 예를 들어 프로그램 BESTFIT 및 GAP 이 두 개의 폴리뉴클레오티드사이의 % 동일성 및 두 개의 폴리펩티드 서열사이의 % 동일성 및 % 상동성을 결정하는데 사용될 수 있다. BESTFIT 는 스미스 및 워터만(1981)의 “국소적 상동성(local homology)”알고리즘을 사용하고 두 개의 서열사이의 유사성의 최상의 단일 부위를 발견한다. 두 개의 서열사이의 동일성 및/또는 유사성을 결정하는 다른 프로그램들이 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 프로그램의 BLAST family of group (Altschul S F et al, 1990, Altschul S F et al, 1997, www.ncbi.nlm.nih.gov 에서 NCBI의 홈페이지를 통해 접근가능함) 및 FASTA (Pearson W R, 1990)등이 있다.

본 발명에 따른 “변이체”또는“돌연변이”는 FGF-18 과 상당히 유사한 활성을 가지기위한 것으로서, FGF-18 의 서열을 상당히 복제한 아미노산 서열을 갖는 단백질을 포함한다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 변이체 또는 돌연변이는 FGF-18 의 서열과 적어도 40% 의 동일성 또는 상동성을 갖는다. 보다 바람직하게는, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 또는 가장 바람직하게는 거기에 90% 동일성 또는 상동성을 갖는다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 FGF-18 의 돌연변이 또는 이를 코딩하는 핵산은 여기에 개시된 이론 및 지시에 기초하여 부적절한 실험없이 당업계에 공지된 기술에 의해 통상적으로 얻을 수 있는 치환 펩티드 또는 폴리뉴클레오티드로서 한정된 일련의 실질적으로 상응하는 서열을 포함한다.

본 발명에 따른 돌연변이의 바람직한 변형은 “보존적(conservative)”치환로 알려진 것이다. FGF-18 폴리펩티드의 보존적 아미노산 치환은 그룹의 구성들 사이의 치환이 분자의 생물학적 기능을 유지하는 상당이 유사한 생리화학적 성질을 가지는 그룹내의 동의적(synonymous) 아미노산을 포함할 수 있다(Grantham, 1974). 특히 삽입 또는 삭제가 단지 몇 개의 아미노산, 예로, 30 개 미만, 바람직하게는 10 개 미만이고, 예로 시스테인 잔기와 같은 기능적 배열에 중요한 아미노산을 제거하거나 위치를 치환시키지 않는다면 아미노산의 삽입과 삭제는 상기 정의된 서열에서 기능의 변화없이 이루어질 수 있음은 명백하다. 이러한 삭제 및/또는 삽입에 의해 생성된 단백질 및 돌연변이는 본 발명의 범위내에 속한다.

바람직하게는, 상기 동의적 아미노산 그룹은 표 A 에 정의된 것들이다. 보다 바람직하게는, 상기 동의적 아미노산 그룹은 표 B 에 정의된 것들이고; 가장 바람직하게는 상기 동의적 아미노산 그룹은 표 C 에 정의된 것들이다.

[표 A] 동의적 아미노산의 바람직한 그룹

아미노산	동의적 그룹
Ser	Ser, Thr, Gly, Asn
Arg	Arg, Gln, Lys, Glu, His
Leu	Ile, Phe, Tyr, Met, Val, Leu
Pro	Gly, Ala, Thr, Pro
Thr	Pro, Ser, Ala, Gly, His, Gln, Thr
Ala	Gly, Thr, Pro, Ala
Val	Met, Tyr, Phe, Ile, Leu, Val
Gly	Ala, Thr, Pro, Ser, Gly
Ile	Met, Tyr, Phe, Val, Leu, Ile
Phe	Trp, Met, Tyr, Ile, Val, Leu, Phe
Tyr	Trp, Met, Phe, Ile, Val, Leu, Tyr
Cys	Ser, Thr, Cys
His	Glu, Lys, Gln, Thr, Arg, His
Gln	Glu, Lys, Asn, His, Thr, Arg, Gln
Asn	Gln, Asp, Ser, Asn
Lys	Glu, Gln, His, Arg, Lys
Asp	Glu, Asn, Asp
Glu	Asp, Lys, Asn, Gln, His, Arg, Glu
Met	Phe, Ile, Val, Leu, Met
Trp	Trp

[표 B] 동의적 아미노산의 보다 바람직한 그룹

아미노산	동의적 그룹
Ser	Ser
Arg	His, Lys, Arg
Leu	Leu, Ile, Phe, Met
Pro	Ala, Pro
Thr	Thr
Ala	Pro, Ala
Val	Val, Met, Ile
Gly	Gly
Ile	Ile, Met, Phe, Val, Leu
Phe	Met, Tyr, Ile, Leu, Phe
Tyr	Phe, Tyr
Cys	Cys, Ser
His	His, Gln, Arg
Gln	Glu, Gln, His
Asn	Asp, Asn
Lys	Lys, Arg
Asp	Asp, Asn
Glu	Glu, Gln
Met	Met, Phe, Ile, Val, Leu
Trp	Trp

[표 C] 동의적 아미노산의 가장 바람직한 그룹

아미노산	동의적 그룹
Ser	Ser
Arg	Arg
Leu	Leu, Ile, Met
Pro	Pro
Thr	Thr
Ala	Ala
Val	Val
Gly	Gly
Ile	Ile, Met, Leu
Phe	Phe
Tyr	Tyr
Cys	Cys, Ser
His	His
Gln	Gln
Asn	Asn
Lys	Lys
Asp	Asp
Glu	Glu
Met	Met, Ile, Leu
Trp	Met

본 발명에서의 사용을 위한 FGF-18 의 돌연변이를 얻기 위해 사용될 수 있는 단백질에서 아미노산 치환체의 생성의 예는 미국 특허 4,959,314, 4,588,585 및 Mark et al 의 4,737,462; Koths et al.의 5,116,943, Namen et al 의 4,965,195; Chong et al 의 4,879,111; 및 Lee et al 의 5,017,691 에 개시된 것과 같은 공지된 방법의 단계 및 미국 특허 4,904,584(Shaw et al)에 개시된 리신 치환된 단백질을 포함한다.

FGF-18 화합물의 제형 및 투여

FGF-18 화합물은 약학적으로 허용가능한 담체, 부형제 또는 기타물질등과 함께 약학적 조성물로 제형화될 수 있다.“약학적으로 허용가능한”의 정의는 활성 성분의 생물학적 활성의 효과를 방해하지 않고 투여되었을 때 숙주(host)에게 독성이 없는 모든 담체를 포함하는 것을 의미한다. 예를 들어, 비경구 투여를 위해 활성 단백질(들)은 생리 식염수(saline), 덱스트로스(dextrose) 용액, 알부민 세럼(serum albumin) 및 링거 용액(Ringer’s solution)과 같은 매개체에서 주사를 위한 단위 투여 복용량 형태로 제형화될 수 있다. 또한, 적어도 하나 이상의 약학적으로 허용가능한 담체, 부형제 또는 기타의 물질을 포함하는 FGF-18 화합물의 이러한 제형은 여기에서 “FGF-18 조성물”로서 나타내어 진다.

FGF-18 화합물 및 조성물은 단독 또는 단백질의 연장 방출 또는 제한된 국소적 방출(예를 들어, 생체에 적합한 해면(sponge)를 통한 운반, 생체-기질(matrix)과 유사한, 캡슐화된 세포 또는 기타)에 적합한 담체(예를 들어, 시클로덱스트린(cyclodextrin)같은 서방형(slow-release) 제형을 위한 적합한 부형제)와 함께 복합되어 관절의 윤활액 또는 결손부위로 직접적으로 주사될 수 있다 .

관절내(intraarticular,IA)적용을 위한 제형은 다른 주사 제형에 적용될 수 있는 대부분의 필요 사항과 일치한다. 즉, 멸균되어야 하고 적용 부위(예, 무릎 관절, SF)에서 생리적 조건에 적합해야 한다. 용액 제형의 멸균은 오토클레이빙(autoclaving)(제형의 모든 성분이 열적 스트레스에 충분히 저항성이 있다면) 또는 멸균 여과(sterile filtration)에 의해 달성될 수 있으며, 다른 제형에 대해서는 멸균 생성물을 보장하기위해 요구되는 제조 과정이 더 복잡할 수 있다. 예를 들어, 멸균 여과는 입자(서스펜션), 반고체(semi-solid)를 포함하는 제형 또는 고체 제형에 대해서는 가능하지 않다. 주사 부위의 생리적 조건을 가진 적합한 제형을 위해서는 SF 의 성질이 고려되어져야 한다. 그러므로 본 발명의 바람직한 제형은 등장성(isotonic)이다. 제형의 pH 는, 예를 들어, 카텝신(cathepsin)등의 단백질 분해효소의 활성과 같은 비-생리적 pH 값의 가능한 부작용을 최소화하면서 활성 성분의 최적의 안정성을 위해 SF 의 pH 에 근접(즉, pH 7.4)또는 약간 낮거나 바람직하게는 pH~5.5 이하는 아니다. 또한, IA 주사를 위한 부형제는 예로, 근육내 또는 피하 적용등과 같은 다른 주사 제형에 존재할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 여기에 나타난 FGF-18 화합물의 투여 방식은 하기로 구성된 그룹으로부터 선택된다: 귓바퀴내(intra-auricular) 투여, 귓바퀴 주변(peri-auricular) 투여, 코내(intra-nasal) 투여, 코 주변 투여, 부비동내(endosinusial) 투여, 갈비뼈내(intra-costal) 투여, 갈비뼈 주변 투여, 흉부내(intra-thoracic) 투여, 흉부 주변 투여, 경막외(epidural) 투여, 척추 주변(peri-vertebral) 투여, 윤활막(액) 주위 투여, 윤활막(액)내(intra-synovial) 투여, 관절 주위 투여 및 관절내 투여. 바람직한 실시예에 의하면, 여기에 설명된 FGF-18 화합물은 관절 주위에 투여되거나 관절내에 투여된다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 관절주변 또는 관절내 투여는 둔부, 무릎, 팔꿈치, 손목, 발목, 척추, 발, 손가락, 발가락, 손, 어깨, 늑골, 어깨뼈, 대퇴부(thighs), 정강이, 뒤꿈치 및 척추의 뼈 마디를 따른 관절로부터 선택된 관절 내 또는 주위에 행해진다. 그러나, 다른 바람직한 실시예에 의하면, 관절 주위 또는 관절내 투여는 둔부 또는 무릎 관절 내 또는 주위에 행해질 수 있다.

연골 질환(cartilage disorder)

본 발명은 포유류에서 관절 질환의 증상을 치료, 예방 또는 개선하는 방법에 관한 것이다. 바람직하게 이러한 연골 질환은 외상 또는 연골병증에 기인한 손상으로부터 유래한다. 바람직하게 인간이 본 발명에 따라 치료되는 환자인 것으로 인식된다; 그러나, 이에 한정되지는 않으면서 개, 말 및 기타 다른 포유류도 본 발명에 따른 방법으로 치료될 수 있는 것으로 인식된다.

여기서 설명된 치료에 의해 치료, 예방 또는 개선될 수 있는 연골 질환의 예는 이에 제한되지는 않으나 관절염(arthritis), 골연골염(osteochondritis), 늑연골염(costochondritis)(티제(Tietze) 신드롬과 같은), 골수염(osteomyelitis), 다발성연골염(polychondritis), 재발 다발성연골염 및 박리성 골연골염(osteochondritis dissecans)을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 관절염이다. 바람직하게 상기 질환은 다음으로 구성된 그룹으로 선택될 수 있다: 강직 척추염(ankylosing spondylitis), 미만성 특발성 골격 과골증(diffuse idiopathic skeletal hyperostosis)(DISH), 통풍(gout), 가성통풍(pseudogout), 전염성 관절염(infectious arthritis), 골관절염(osteoarthritis), 류마티스 관절염(rheumatoid arthritis), 건선 관절염(psoriatic arthritis), 반응성 관절염(reactive arthritis), 피부경화증(scleroderma), 쉐그렌 증후군 및 스틸 질환(Still disease). 바람직한 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 관절염 또는 골관절염이다. 특히 바람직한 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 골관절염이다.

관절염은 신체에서 관절 구조(관절, joints)의 손상 및 관련 염증 과정에 관련된다. 골관절염, 류마티스 관절염, 상처의 결과로 생긴 관절(arthritic joints) 및 기타등을 포함하는 관절염은 본 발명에 따른 FGF-18 의 치료적 용도로부터 잇점을 얻을 수 있는 일반적인 염증 상태이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 강직 척추염이다. 강직 척추염(AS)은 척추를 포함하는 관절염이다. 이는 등의 통증과 강직 및 구부러진 자세을 유발한다. 이는 척추 관절(vertebrae)의 지속적인 부기 및 염증의 결과이다. 중증의 경우에, 척추 관절의 염증은 결국 극도록 제한된 움직임만을 유도하도록 이들을 서로 유착되게 하는 원인이 될 수 있다.

관절을 지지해주고 연결하는 힘줄과 인대의 염증은 늑골, 어깨뼈, 둔부, 대퇴부, 정강이, 뒤꿈치 및 척추의 뼈마디를 따라 통증 및 압통을 유발할 수 있다.

강직 척추염은 척추 관절에 침범된 관절염의 만성적 염증성 형태이다. AS 의 두드러진 특징은 척추가 골반-엉치(pelvis - the sacroiliac)(SI) 관절과 결합된 부위에서 척추의 기저부위에 있는 관절의 발병이다.

질환의 과정은 매우 가변적이고, 일부 개인들은 단지 일시적인 등의 통증 경험을 가지고 있는 반면에 다른 일부는 시간에 따라 척추 강직의 정도를 변화시키는 보다 만성적인 심각한 등의 통증을 갖는다. 대부분의 경우에, 상기 질환은 급성 통증 및 완화(문제가 안정되는 기간)에 의해 특징되어 진다.

수년간에 걸쳐 AS 는 포커 등(poker back), 류마티스성 척추염(rheumatoid spondylitis), 및 Marie-Strumpells 척추염을 포함한 다양한 명칭으로 알려져 있었다. 이 질환에 대한 지식이 증가한 70년대 초 이후로, 강직 척추염이라는 용어의 사용이 거의 보편적이 되었다. AS 는 척추에 발병하는 질환군의 일종이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 미만성 특발성 골격 과골격증이다. 미만성 특발성 골격 과골격증(DISH)은 척추의 척추뼈의 가장자리를 따른 과도한 뼈 성장으로 특징지어진다. 또한, 이는 팔꿈치, 무릎 및 발의 뒤꿈치등에서 뼈에 부착된 힘줄 및 인대 부위에 염증 및 뼈의 성장을 포함한다. 뼈 돌기(bone spur)는 DISH 를 가진 사람들 사이에 흔하다.

DISH(때때로 포레스티어(Forestier) 질환으로 일컬어지는)는 퇴행성 관절염의 한 형태로 간주되어지고 척추의 척추뼈의 가장자리를 따른 과도한 뼈 성장으로 특징지어진다. 이는 또한, 팔꿈치, 무릎 및 발의 뒷꿈치등에서 뼈에 부착된 힘줄 및 인대 부위인 신체의 다른 부위에서 염증 및 석회화(뼈 성장)를 수반한다. 예를 들어, 뒤꿈치 돌기는 DISH 를 가진 사람들 사이에서 흔하다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 통풍이다. 통풍은 인체내에서 자연적으로 발생하는 배설물인 요산이 정상 수준 이상으로 올라가는 관절염의 형태이다. 정상적으로 신장 및 소변을 통해 흘러나가는 것이상은 결정을 형성하고 관절에 침착된다. 이러한 침착은 통증, 부기, 홍조 및 그 부위의 압통의 원인이 되는 관절의 염증을 일으킨다. 가장 흔히 침범되는 관절은 엄지 발가락의 관절이나, 통풍은 또한 발목, 무릎, 발, 손, 손목 및 팔꿈치를 침범할 수 있다. 또한, 요산 결정은 피부 아래와 같은 다른 부위 또는 다른 연부 조직(soft tissues) 및 신장 또는 요로에서 침착을 형성할 수 있다.

통풍은 전형적으로 엄지 발가락의 기저에 있는 관절을 침범한다. 모든 초기 발병의 반 이상에서, 이것이 침범된 첫 관절이다. 거의 모든 다른 관절도 침범될 수 있으나, 하지 관절이 상지 관절보다 더 흔하다.

대다수의 초기 통풍의 발병은 단지 하나의 관절에서만 일어나고, 치료와 함께 3 내지 10 일 내에 진정된다. 통풍의 급성 발병을 경험했던 50% 이상의 사람들은 일년내에 회복될 것이다. 시간이 지남에 따라 발병은 더욱 빈번해지고 더 오래 지속될 것이며 더 많은 관절에서 일어날 것이다.

발명이 지연되는 일부 사람들에게는 질환이 만성적이 될 수 있다. 관절내부 및 연부 조직의 주위에 침착된 요산 결정은 관절에서 파괴적 변화를 일으키고 지속적인 염증의 원인이 된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 가성 통풍이다. 가성통풍은 인체에서 칼슘의 축적에 의해 기인된 관절염의 일 형태이다. 가성통풍은 관절에서 칼슘 결정(칼슘 파이로포스페이트 디히드레이트, calcium pyrophosphate dihydrate)의 축적으로부터 생긴다. 칼슘은 뼈사이 관절에 침착되는 결정을 형성한다. 이는 부기 및 그 부위의 통증의 원인이 된다. 상기 칼슘 침착 및 만성 염증은 관절 구조의 부분들을 약하게 하거나 파손시키는 원인이 될 수 있다.

가성통풍이 있는 경우 연골은 틈(crack)이 생길 수 있고 그 안에 구멍이 생기고 관절에서 더 많은 통증과 부기의 원인이 될 수 있다. 시간이 지남에 따라 연골은 전체적으로 마멸되고 뼈는 함께 마찰된다.

가성통풍의 대부분의 통증은 관절이 움직이도록 도와주는 근육 및 다른 조직(힘줄 및 인대같은)이 연골 손상의 결과로 원래 의도된 것이 아닌 방식대로 움직이도록 강요받는데서 오는 결과이다. 연골자체는 신경 세포를 가지고 있지 않으므로 통증을 느낄 수가 없으나, 근육, 힘줄, 인대 및 뼈들은 통증을 느낀다. 수 년의 연골 부식후에 실제로 뼈가 함께 마찰될 수 있다. 뼈끼리 부딪혀서 생기는 뼈의 분쇄는 더한 통증을 준다. 또한, 뼈는 두꺼워지고, 돌기(spur) 또는 골극(osteophyte)라 불리는, 함께 마모되는 증식(growth)를 형성할 수 있다.

통풍 질환과 마찬가지로, 가성통풍은 하나의 관절에서 급성으로 주기적인 통증 및 부기로서 나타날 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 전염성 관절염이다. 전염성 관절염은 관절에서 통증 및 부기의 원인이다. 염증은 병원균으로부터 기인한다. 병원균은 박테리아, 바이러스 또는 곰팡이일 수 있다. 때때로 둘 또는 세 개의 관절이 감염될 수 있다 할찌라도, 대체로 하나의 관절에서만 발병한다. 조기에 치료된다면 대체로 오랜시간 지속되지는 않는다.

대부분, 전염성 관절염은 큰 관절(어깨, 둔부, 무릎)을 침범하지만, 작은 관절(손가락, 발목)도 또한 발병될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 골관절염이다. 골관절염은 관절염의 가장 흔한 형태이다. 이는 연골의 파손에 기인한다. 약한 연골은 뼈 사이의 관절에서 찢어지고 고통 및 부기를 일으킬 수 있다. 시간이 지남에 따라 연골은 전체적으로 마멸되고 뼈는 함께 마찰될 것이다.

골관절염은 어떤 관절도 침범할 수 있지만 대체적으로 손 및 둔부, 무릎, 발 및 척추와 같은 무게를 지탱하는 관절과 관련된다.

골관절염(OA)의 질환의 상태는, 사실상 비염증성이고 관절에서 관절 연골의 일반적으로 연령과 관계된 따른 분해에 의해 특징되어지는 복합적이고, 다인자적으로 진행하는 질환이다. OA 는 또한 세포 증식 및 사멸, 단백질 분해효소 발현, 비정상적인 기질 생산, 세포외 기질의 손실을 일으키는 연골 치유 수술후 통증, 기질의 석회화 및 돌기 형성을 일으키는 연골세포의 활성으로 특징되어진다. 연골 및 세포외 기질 구조의 분해는 뼈와 침범된 관절 신경 사이의 마찰의 증가를 유도한다. OA 는 이 질환을 앓고 있는 사람들에게 다양한 수준의 통증과 점진적인 쇠약의 원인이 된다. OA 의 최근 치료법은 완화법 혹은 수술요법이다.

건강한 관절에 있어서 연골은 중량이 관절에 가해졌을때 충격 흡수제로 작용한다. 연골의 매끄러운 표면은 뼈들이 부드럽게 움직이게 해준다. 관절이 관절염으로 진행되면 연골은 점차적으로 거칠고 얇아지고, 뼈의 하부는 두꺼워진다.

이 질환의 초기 단계에서는 대체로 부기는 나타나지 않을지라도 관절염이 진행됨에 따라 염증이 있을 수 있다. 연약한 연골은 찢어져서 관절내에서 떠돌아 다닐수 있다. 이는 관절내에서 다른 연부 조직을 방해하고 뼈 사이에서 통증 및 부기를 일으킬 수 있다.

시간에 따라 연골이 마멸됨에 따라 뼈의 말단에 덩어리(bump)가 형성될 수 있다. 이 덩어리는 돌기(spur)라 불린다. 또는 연골이 전체적으로 마멸될 수 있고, 뼈들이 직접적으로 서로 접촉할 수 있다.

OA 는 다음과 같은 문제를 야기할 수 있다: 근육이 사용되지 않기 때문에 관절을 제자리로 유지하는 근육이 약해지고, 시간에 따라 관절은 그 형태를 잃고 전혀 작동하지 않는다.

OA 는 일반적으로 둔부, 무릎, 발 및 척추와 같은 무게를 지탱하는 관절을 침범한다. 그러나, 손가락 관절 및 엄지 손가락의 기저에 잇는 관절등과 같은 무게를 지탱하지 않는 관절에서도 발생할 수 있다. 이는 상처를 입었거나 비정상적인 스트레스가 가해진 때를 제외하고는 대체로 다른 관절에서는 발생하지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 류마티스 관절염이다. 류마티스 관절염(Rheumatoid arthritis, RA)은 주로 관절 연골에 결과적 상처를 가진 다관절(multiple joint)의 윤활막을 침습하는 만성적 전신 자가면역 염증성 질환이다. 발병기전은 T 림프구(T lymphocyte)에 의존적이고, 류마티스 인자, 자기 IgG 에 직접적으로 대항하는 자가 항체의 생산과 관련되고, 관절액 및 혈액에서 높은 수준으로 얻어지는 면역 복합체의 결과적 형성과 관련된다. 관절에서 이러한 복합체는 윤활막내로 상당한 림프구 및 단핵구(monocytes)의 침윤물 및 결과적으로 현저한 윤활액의 변화를 초래할 수 있다; 관절강/액이 많은 수의 호중구(neutrophils)의 첨가로 유사한 세포에 의해 침윤될 수 있다. 침범된 조직은 일차적으로 관절이고, 종종 대칭적 양상으로 나타난다. 염증성 세포는 뼈와 연골을 분해할 수 있는 효소를 방출한다. 류마티스 관절염의 결과로, 염증성 관절 내층(inflamed joint lining), 윤활막은 뼈와 연골을 침범하고 손상시킬 수 있으며, 다른 생리 효과 중에서도 관절 약화 및 심각한 통증을 유발할 수 있다. 침습된 관절은 그 형태와 배열을 잃을 수 있고, 통증과 움직임의 손실이 생긴다. 그러므로 RA 는 심각한 장애 및 사망률을 일으킬 수 있다.

관절 손상은 통증이 심각하지 않은 경우에도 일어날 수 있다. 이는 질환의 초기 단계에서 일어날 수 있다. RA 를 겪고 있는 대부분의 사람들에게서, 손상은 질환의 발병으로부터 2년내에 손과 발의 엑스레이상에 나타난다. 그러나, 엑스레이로 문제가 발견될 때까지는 너무 늦어서 치료가 힘들지도 모른다.

심각한 손상은 영구적인 관절 변형 및 장애를 일으킬 수 있다. 고통과 부기는 보행의 어려움을 유발할 수 있다.

다양한 시토카인(cytokines)이 류마티스 관절에서 국소적으로 생산된다. 많은 연구는 IL-1 및 TNF-알파, 두 개의 원형의 염증 유발성 사이토카인(prototypic pro-inflammatory cytokines)이 윤활막 염증과 진행성 관절 파괴가 포함된 메카니즘에 중요한 역할을 하고 있음을 보여준다. 실제로, RA 를 가진 환자에게 TNF-알파 및 IL-1 의 투여는 염증의 임상 및 생물학적 징후의 현저한 향상 및 뼈의 침식 및 연골 파괴의 방사선학적 징후의 감소를 나타낸다. 그러나, 이러한 고무적인 결과에도 불구하고, 상당수의 환자는 이러한 약물에 반응하지 않고, 관절염의 병태생리에 포함되는 다른 매개체가 추천된다. RA 를 다른 형태의 관절염과 구분하는 한 가지 중요한 방법은 침습된 관절의 형태이다. 예를 들어, RA 는 손목과 많은 손 관절을 침범하지만 대체로 가장 먼쪽의 관절을 침범하지는 않는다.

RA에서, 관절은 대칭적 양상으로 침습되는 경향이 있다. 즉, 오른손의 주먹 관절에 염증이 생기면, 왼쪽 손의 주먹관절도 마찬가지로 염증이 생기기 쉽다. RA에 의해 침범된 다른 관절은 일반적으로 발꿈치, 어깨, 목, 턱, 발, 발목, 무릎, 둔부등이 있다. 목을 제외하고, 척추는 대체로 RA 에 의해 직접적으로 침범되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 건선 관절염이다. 건선 관절염은 관절내 및 주위에서 부기와 통증을 일으키는 상태이다. 이는 또한 피부에서 비늘같은 피부발진을 일으킨다.

이는 손가락, 손목, 발가락, 무릎, 발목, 팔꿈치 및 어깨 관절, 척추 및 하배부 관절(엉치 꼬리뼈 관절(sacroiliac joints)이라 불리는)를 포함한 많은 관절을 침범한다.

또한, 건선 관절은 힘줄과 인대를 포함한 관절 주위의 조직을 침범한다. 이는“소시지(sausage)”손가락 또는 발가락이라 불리는 손가락 전체의 부기의 원인이 될 수 있다. 또한, 피부 염증, 특히 팔꿈치, 무릎 및 두피의 염증을 유발한다. 건선 관절염은 피부 부위에 염증을 일으키고, 은빛 또는 회색껍질로 뒤덮히게 하는 질환인 건선과 관련되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 반응성 관절염이다. 반응성 관절염은 선행 감염으로부터 유발된 관절에서 통증, 경직, 홍조 또는 부기를 나타낸다. 이는 종종 하지(무릎, 발목, 발가락)의 관절에서 나타나지만 또한 상지에서도 나타날 수 있다. 문제는 단지 관절에만 존재하거나 눈, 피부 근육 또는 힘줄과 같은 다른 신체 조직을 침습할 수 있다. 이것이 관절외에 다른 부위를 침범하였을 때, 반응성 관절염은 라이터 증후군(Reiter's syndrome)으로 불린다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 피부경화증이다. 피부경화증은 피부가 두꺼워지고 단단해지는 질환이다. 주요한 두 가지 형태의 피부경화증이 있다. 하나는 주로 피부를 침범하는 국한성 피부경화증(localized scleroderma)이다. 이는 또한 근육 및 관절을 침습할 수 있다. 전신성 피부경화증(generalized scleroderma)인, 다른 형태는 심장, 폐 및 신장과 같은 내부 기관뿐 아니라 피부도 침습한다.

피부경화증의 가장 큰 특징은 피부에 거칠고 흉터같은 섬유성 조직의 형성이다. 눈에 보이지 않는 변화는 작은 혈관벽의 세포 내피 손상을 포함한다. 이는 이어서 주요 기관을 손상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 쉐그렌 증후군이다. 쉐그렌 증후군은 구강 건조를 일으키는 침샘 손상 및 안구 건조를 유발하는 눈물샘 손상의 원인인 만성 질환이다. 이는 또한, 관절, 근육 및 신경, 폐, 신장, 간, 췌장, 위 및 뇌와 같은 기관, 또는 갑상샘과 같은 샘을 포함하는 신체의 다른 기관을 침범할 수 있다. 쉐르겐 증후군은 상기 부위들 모두의 전적인 파괴를 일으킬 수 있다. 쉐르겐 증후군이 간 및 췌장을 침범할 수 있기 때문에 림프 조직의 암을 진행시키는 계기가 된다. 그러나 이는 드문 결과이다.

쉐르겐 증후군은 두 가지 방식으로 일어날 수 있다. 홍반(lupus), 피부경화증 또는 다발근육염(polymyositis)과 같은 류마티스성 상태 및 연결 조직 질환을 갖는 사람들에게서 나타나면‘이차성(secondary)’쉐르겐 증후군이다. 안구 및 구강의 건조가 류마티스성 질환과 결합되지 않을 때는‘일차성(primary)’쉐르겐 증후군으로 명명된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 스틸 질환이다. 스틸 질환은 높게 치솟는 고열, 연어빛의 발진 및 관절의 염증으로 특징지워지는 관절염의 일 형태이다. 이 질환은 어린이들 사이에 가장 흔하고, 어린이들에게는 일반적으로 전신성 소아기 특발성 관절염(systemic juvenile idiopathic arthritis)으로 불러지기도 한다. 스틸 질환은 또한, 어린에게 나타나는 경우보다는 일반적으로 빈도가 적을찌라도 성인에게도 나타날 수 있다. 이러한 경우에 성인-발명 스틸 질환(adult-onset Still's disease) 또는 AOSD 로 불려진다.

상기에 개시된 바와 같이, 본 발명에 나타난 치료에 의해 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 다음을 포함한다: 박리성 골연골염, 늑연골염(티제 증후군과 같은), 골수염 및 재발성 다발연골염.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 박리성 골연골염이다. 박리성 골연골염(OCD)은 골연골 골절에 대한 용어이다. 골연골 골절은 불완전하게 분리되거나 완전하게 분리되어 제자리에 위치할 수 있다. OCD 는 관절의 골단에 한정되는 골연골증(osteochondrosis)의 한 형태이다. 관절의 골단은 압박의 결과로 기능을 상실한다. 외상(trauma)과 허열(isochemia) 모두 아마도 병리에 포함될 것이다. 외상은 대체로 일차적인 발작이고, 이차적 손상으로 허혈을 동반한다.

외상은 감입 골절(impaction fracture)과 같은 직접적 외상 또는 과도한 일반적 압박 스트레스와 같은 반복적 미세외상이 원인이 될 수 있다.

무릎 관절은 가장 흔하게 침습되는 지점이다. 그러나, 팔꿈치 관절, 발목 관절, 발목 주상골(tarsal navicular), 고관절, 어깨 관절, 관절와(glenoid), 팔목 관절 또한 침범될 수 있다.

OCD 는 어린 환자를 침범하는 경향이 있다. 팔꿈치의 OCD의 경우, 환자의 평균 연령은 23세이고 연령 범위는 4 내지 47세이다. 발목의 경우 환자의 평균 연령은 20세이고 연령 범위는 8 내지 50 세이다. 둔부의 경우 환자의 평균 연령은 24세이고 연령범위는 14 내지 39 세이다.

환자들은 대체로 움직임 범위의 한계점에서 통증을 호소한다. 종종 만졌을때 약간의 열과 함께 관절주위의 부종이 있다. 하지에 발병되었을 때, 환자들은 종종 절뚝거린다. 증상은 대체로 관절을 보호 고정함으로써 개선된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 늑연골염이다. 늑연골염은 상부 늑골과 이를 가슴뼈(breastbone) 또는 흉골(sternum)에 붙이는 연골이 연결된 부위인 접합부의 염증이다. 그 원인은 대체로 알려지지 않고 있다. 늑연골염의 통증이 부기를 수반할 때 이는 티제 증후군으로 불려진다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 골수염이다. 골수염은 뼈 및 화농성 세균의 감염에 수반된 이의 구조의 급성 또는 만성 염증성 과정이다.

골수염과 관련된 감염은 국소적이거나 골막(periosteum), 피질(cortex), 골수(marrow) 및 해면 조직(cancellous tissue)을 통하여 퍼질 수 있다. 박테리아 병원체는 환자의 연령 및 감염 메카니즘에 기초하여 다양하다.

혈행성 골수염(Hematogenous osteomyelitis)은 혈액으로부터의 박테리아 시딩(bacteria seeding)이 원인인 감염이다. 급성 혈행성 골수염은 먼 거리의 근원으로부터 뼈내로 박테리아의 시딩이 원인인 뼈의 급성 감염으로 특징지어진다. 이러한 상태는 주로 어린이들에게 나타난다. 가장 흔한 부위는 빠르게 성장하고 큰 성장뼈의 혈관성 골간단(vascular metaphysis)이다. 혈관이 원위의 골간단에서 예리한 각을 형성하는 것처럼 명백한 혈류의 느림 또는 슬러지는 혈관을 혈전증 및 뼈의 국소적 괴사 및 박테리아 시딩에 걸리게 한다. 급성 혈행성 골수염은 이의 명칭에도 불구하고 느린 임상적 치료 및 잠행성 발병을 가질 수 있다.

직접 또는 접촉성 접종 골수염은 외상 또는 수술동안의 조직 및 박테리아의 직접적인 접촉이 원인이 된다. 직접 접종(접촉성-병소)골수염은 직접적 외상으로부터 유기체의 접종에서 파생한 뼈에서의 감염이며, 감염의 접촉성 병소 또는 또는 수술 과정후의 패혈증으로부터 퍼진다. 직접 접종 골수염의 임상소견은 혈행 골수염보다 더 국소적이고 다수의 유기체를 침습하는 경향이 있다.

추가적인 분류는 만성적 골수염 및 말초 혈관 질환에 수반되는 골수염을 포함한다. 만성적 골수염은 초기 원인 및/또는 메카니즘에 관계없이 침습적 시술에 도 불구하고 지속되거나 재발한다. 병인으로 목록에 있을찌라도, 말초 혈관 질환은 실제로 감염의 진짜 원인이라기 보다 병에 쉽게 걸리게 하는 인자이다.

환자가 골수염에 쉽게 걸리도록 하는 것으로 알려진 질환은 당뇨병(diabetes mellitus), 겸상적혈구병(sickle cell disease), 에이즈(acquired immune deficiency syndrome)(AIDS), Ⅳ 약물 남용(Ⅳdrug abuse), 알코올 중독(alcoholism), 만성적 스테로이드 사용(chronic steroid use), 면역억제(immunosuppression) 및 만성적 관절 질환을 포함한다. 추가적으로 인공 정형외과 장치의 존재는 최근의 모든 정형외과적 수술 또는 개방형 골절처럼 독립적 위험 인자이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 재발성 다발연골염이다. 재발성 다발연골염(RP)는 희귀하고 연골 구조, 주로 귀, 코 및 후두기관 기관지(laryngotracheobronchial tree)의 연골 구조를 포함하는 중증 발작성 염증성 질환이다. 다른 침범된 구조는 눈, 심장혈관계통, 말초 관절, 중이(middle ear) 및 내이(inner ear)를 포함할 수 있다.

상기 질환의 병인은 알려져 있지 않다; 그러나, 발병기전은 사실상 대체로 자가면역일 것이다. 자가면역 병인에 대한 증거는 다른 자가면역 질환과의 임상적 관련성, 이의 HLA-DR4 하플로타입(haplotype)과의 연합, 침범된 연골에서 CD4 T 세포 침윤 및 항원-항체 복합체의 병리학적 발견, 콜라겐 타입Ⅱ 및 다른 콜라겐 항원에 대한 세포 및 체액 반응, 및 가장 흔히 질병을 억제하는 면역억제요법의 관찰을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 외상이 원인이 되는 연골 질환이다. 연골 상해는 외상적 기계적 파괴의 결과로서 나타난다. 직접적 파열 또는 다른 외상은 연골을 상하게 할 수 있다. 연골은 직접적 혈액 공급이 없으므로, 그 자체로 치료할 능력이 거의 없다. 본 발명의 방법은 연골의 치유를 향상시킨다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 의하면, 외상으로 인한 연골 손상은 사고 또는 수술이 원인이 된다. 본 발명의 구체적 실시예에 의하면, 외상으로 인한 연골 손상은 수술, 특히 정형외과적 수술 또는 성형 수술로 인한 것이다. 또한, 본 발명에 의해 고려되는 것은 스포츠와 관련된 상해 또는 스포츠와 관련된 연골 조직의 마모의 치료이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 치료, 예방 또는 개선되는 연골 질환은 미적이지 못한 외관 질환이다. 이러한 실시예에 의하면, 본 발명의 방법과 용도는 성형수술과 연관되어 사용될 수 있다.

당업자가 본 발명의 기술과 사상을 벗어나지 않고 적합하지 않은 실험없이도 동등의 변수, 농도 및 조건의 광범위한 범위내에서 동등한 것을 수행할 수 있을 만큼 당업자가 충분히 이해하도록 본 발명을 충분히 기술하였다.

구체적 실시예와 관련하여 본 발명이 기술되어지기 때문에 더 변형을 가할 수 있도록 인지될 것이다. 이러한 적용은 일반적으로 본 발명의 원리에 따르는 모든 변형, 용도 또는 본 발명의 응용을 포함하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지 또는 통상적인 실행으로서 그리고 첨부되는 청구범위의 사상을 따르면서 앞서 설명된 본질적 특징에 적용될 수 있는 것으로 현재 개시된 것으로부터 벗어나는 것을 포함하도록 의도되었다.

여기에 언급된 모든 참조, 저널 기사 또는 요약, 공개되거나 비공개된 미국 또는 외국의 특허 출원, 발행된 미국 또는 외국의 특허 또는 다른 참조는 언급된 참조에 개시된 모든 데이타, 표, 그림 및 텍스트를 포함하여 전체적으로 여기에 참조에 포함되었다. 추가적으로, 여기에 언급된 참조내에서 언급된 참조의 전체적인 내용 또한 전체적으로 참조로 포함된다.

알려진 방법 단계에 대한 참조, 통상적인 방법 단계, 알려진 방법 또는 통상적인 방법으로 본 발명의 관점, 설명 또는 실시예가 관련 기술분야에서 개시되거나, 설명되거나 또는 제안되는 것을 어떠한 방법으로든 허용하지 않는다.

다음의 구체적 실시예의 설명은 다른 이들이 당업계의 지식(여기서 언급된 참조의 내용을 포함하여)을 적용하여 비적절한 실험없이, 본 발명의 기본적인 개념에서 벗어나지 않고 상기의 구체적 실시예의 다양한 응용을 통하여 쉽게 변형 및/또는 적용할 수 있도록 본 발명의 기본적 원리를 밝힐 것이다. 그러므로, 이러한 적용 및 변형은 여기서 나타난 사상 및 지시를 기초로 개시된 실시예와 동등한 의미 및 범위내에서 의도되어 진다. 여기의 문구 또는 용어는 설명의 목적을 위한 것이고 본 명세서의 문구 또는 용어는 여기서 나타난 사상과 지시의 관점에서 당업계의 통상적인 지식과 조합하여 당업자에 의해 해석되어질 수 있을 정도로 제한이 없다는 것이 인식된다.

<실시예 1> 동물에서의 질병 모델 및 확장된 약리학

생체내에서, FGF-18(170AA)는 연골내 투여를 사용하여 상당한 치료적 효과를 가지고 OA 및 손상된 연골의 다양한 질병 모델에서 테스트되었다. 전체적으로 동물/주 당 3-40㎍ 의 치료적으로 유효한 복용량이 여러 종(래트,개)에서 나타났다. 전술한 질환(연골 결손뿐만 아니라 OA)의 동물 모델로부터의 결과는 하기에 요약되어 있다.

[표 1] FGF-18(170AA)에 관한 약리학적 연구의 요약

동물	질환모델	투여량(㎍/주사)	투여경로/투여	결과
래트 (rat)	상처-유도된 OA	0.1, 1, 5 (히알루로난(hyaluronan)에서 제형화)	주 2회 3주동안 주사	연골 퇴행 감소 복용량 의존적인 방식으로 연골 병변의 감소. 5㎍그룹에서 통계적 유의성이 얻어짐.
	OA 의 반월상 연골 열상 (meniscal tear) 모델(Ⅰ)	0.1, 1 또는 10 (히알루로난(hyaluronan)에서 제형화)	주 2회 3주동안 주사	내측 경골 고평부(tibial plateau)에서 연골 병변 점수의 감소(1㎍에서 64%까지 감소) 경골 연골 두께의 증가 기존재하던 연골에 통합된 새롭게 생성된 연골 연골성장(chondrophyte)크기의 증가 *골 흡수/개형의 증가(1㎍에서 42%까지 감소된 병변 손상)
	OA의 반월상 연골 열상 모델(Ⅱ) ^a	0.3, 1, 3 또는 10 (생리식염수에서 제형화)	주사 i)1 회 복용, ii)3 주간 주 1 회(주사당 총용량의 1/3) 또는 iii) 3주간 주 3 회(주사당 총 복용량의1/9). 3주 치료기간, 또한 이어서 치료없이 3주	뼈막 자극의 증가 조직병리학적 기준 (histopathological criteria)의 증가 육안 형태학적 치유 점수 증가 주 1 회 요법에서 복용량 반응성이 얻어짐 *ED₅₀ ca 1.5 mg/관절 주 1회, 주 1 회 3mg/관절에서 상당한 효과

[표 2] FGF-18(170AA)에 관한 약리학적 연구의 요약(계속)

동물	질환모델	투여량(㎍/주사)	투여경로/투여	결과
개	반원판 절제술 OA ^a	3, 10, 30 (생리 식염수 에서 제형화)	주사 i)1회 투여, ii)3 주 동안 주 1 회(주사당 총 복용량의 1/3) 또는 iii) 3주동안 주 3 회(주사당 총 복용량의1/9).	조직 병리학적 기준의 증가 육안 형태학적 치유 점수 증가 *소수의 동물이 포함되어 명백한 투여 반응이 얻어지지 않음, 적용된 모든 투여에서 효과가 나타남, 개당 10 및 30㎍에서 보다 뚜렷한 효과가 나타남.
개	앞 십자 인대 (ACL)^a	0, 3, 10, 30	주 1 회	예 1.3

^a하기에 보다 구체적으로 설명됨

<실시예 1.1: OA 의 래트의 반월상 연골 열상 모델>

방법

수컷 루이스 래트(5-10/그룹)에 의학적으로 반월상 연골 열상을 유도하기 위해 오른쪽 무릎 관절에 외과적 수술을 시행하였다. 투여경로를 통한 복용량(dose)은 투여요법과 관련된 약역학적 효과를 결정하기 위해 수술후 19 내지 21 일에 0.3, 1, 3 또는 10㎍(생리식염수내에서 제형화)의 복용량으로 시작하었다. 이 총 용량은 (i)1 회 용량, (ii)3 주간 주 1 회(주사당 총 복용량의 1/3), 또는 iii)3 주간 주 3 회(주사당 총 복용량의 1/9)로 투여되었다.

치료의 결과로서 또는 치료 후 3 주 후에, 오른쪽 무릎은 잠재적 효과의 조직병리학적 평가를 위해 수집되었다. 병변의 평가는 3 개의 다른 영역에서 수행되었다: 내측 경골 고평부의 전역에 걸친 영역적 차이는 각 섹션을 3 개의 존(zone)(1-바깥쪽, 2-중간, 3-안쪽)으로 나눔으로써 고려되었다. 외과수술의 OA 모델에서, 바깥쪽(z1) 및 중간(z2) 1/3이 대체적으로 가장 중증으로 침범되었고 보다 경증의 변화가 안쪽 1/3(z3)에서 나타났다.

[치료 계획의 윤곽]

실험 계획

우리에서 2-3일 양육한 동물(5-10/그룹)을 이소플루란(isoflurane)으로 마취시켰고 오른쪽 무릎 부위를 수술을 위해 준비했다. 피부 절개는 무릎의 안쪽면에 걸쳐 이루어졌고 내측 곁인대(collateral ligament)는 비절개 박리로 노출되었고, 이어서 가로절단되었다. 안쪽 반월상 연골은 완전한 열상을 가장하기 위하여 충분한 두께로 잘라내었다. 피부와 피하조직은 피하조직의 패턴을 이용하여 4-0 바이크릴 봉합(Vicryl suture)으로 봉합되었다. 관절내 경로에 의한 복용은 수술후 19-21 일에 시작되었고 1 회의 복용후에 중단하거나 주 1 회 또는 주 3 회 관절내 주사를 3 주동안 지속하였다. 그리고나서 래트를 사망시키거나(g1-16) 사망전에 추가적으로 3 주동안 회복시켰다(g17-32). 부검전 4 시간동안, 모든 래트에게 활발히 증식하는 세포를 표지하기 위해 50 ㎎/㎏ 의 BRDU 를 주었다. 혈액은 부검 바로 전에 세럼으로 모아졌고, 윤활막 세척은 오른 무릎상에서 행해졌다. 부검시, 오른(수술된) 무릎 관절은 근육과 연결 조직을 손질하여 10% 중성 버퍼 포르말린에 수집하였다. 무릎뼈는 관절의 적당한 고정을 위해 제거하였다. 기관(trachea), 흉골(sternum) 및 귀 시료들은 포르말린에 두었다.

수술후 6 주에 평가된 결과

치료되지 않은 표준(control)(수술후 6주에 평가된)

수술후 6주후에 사망시킨 내측 반월상 연골 열상을 가진 치료되지 않은 동물 들은 경골 고평부(tibial plateau)의 외측 2/3 에서 가장 중증이고 내측 1/3 에서는 보다 덜 중증인 경골 연골 퇴행을 가졌다. 골극(osteophyte)는 컸다(평균 468㎛). 대퇴부 연골 퇴행은 보다 경미했고 경골 퇴행보다 다양하였다. 주 1 회 생리식염수으로 치료된 동물들은 상당히 낮은 존(zone) 3 전체의 경골 연골 퇴행 점수(16%), 상당히 낮은 깊이 비율(16%) 및 치료되지 않은 동물과 비교했을 때 외측 경골에서 생육가능한 연골의 상당히 큰 면적(13%)을 나타냈다. 주 3 회 생리식염수으로 치료된 동물들은 경골의 존 2 에서 상당히 낮은 연골 퇴행 점수(24%), 상당히 낮은 깊이 비율(13%) 및 내측 및 외측 경골에서 생육가능한 연골의 상당히 큰 면적(15 및 14%)을 나타냈다. 표준(control)그룹에서 이러한 차이는 반복된 생리식염수 주사가 매개체(mediator) 및 조직파편(debris)의 제거를 촉진시켜 병변의 중증도에 영향을 미치는 것을 배제할 수 없을찌라도 동물의 전체적인 활성에 영향을 미치는 반복된 마취의 결과일 것이다.

1회 복용 치료(수술후 6주에 평가된)

10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)의 1회 복용을 한 동물은 존 3 에서 프로테오글리칸 손실의 증가에 기인한 전체 연골 퇴행의 상당히 증가된 너비(16%)를 나타냈다. 골극 점수 및 측정은 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)의 1회 복용을 한 동물에서 상당이 증가하였다(각각 19 및 25%). 내측 경골에서 생육가능한 연골 기질의 면적은 10 ㎍ 으로 치료된 동물에서 27% 까지 증가하였다. 면역염색(immunostainning)은 연골 병변아래의 섬유 골수(fibrotic marrow) 및 골수 세포, 섬유모세포 및 골극 연골에서 생리식염수 및 FGF-18(170AA) 으로 치료된 관절에서와 유사한 염색 패턴으로 브로모데옥시우리딘(bromodeoxyuridine)(BRDU) 면역양성(immunopositivity)을 밝혔다. 이러한 결과는 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)의 1 회 주사는 증가된 골극 크기 및 증가된 내측 경골 연골 면적에 의해 증거되는 바와 같이 명백한 동화 효과를 가짐을 보인다. 그러나, 이러한 변화는 전체적인 연골 퇴행 점수를 향상시키기에는 불충분하다. 내측 연골 면적의 증가는 골극에 인접한 무게를 지탱하는 표면에서 증가된 연골 두께의 결과로 보인다.

3주간 주 1 회(수술후 6주에 평가)

주 1 회 3 ㎍ 의 FGF-18(170AA)으로 치료된 동물들은 내측 경골의 존 2 에서 주 1 회 생리식염수 표준에 비해 상당히 낮은 연골 퇴행 점수를 나타냈다. 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)이 주어진 동물들은 상당히 낮은 상당한 퇴행 너비(37%)를 나타냈고 3 ㎍(28%) 또는 1 ㎍(15%)이 주어진 동물들 또한 약간의 억제를 보였다. 골극 점수 및 측정은 복용량 의존적이고 10 (32 및 53%) 또는 3 (21 및 32%)㎍의 FGF-18(170AA) 로 치료함에 의해 상당히 증가하였다. 내측 경골에서 생육가능한 연골 기질의 면적은 10 ㎍의 FGF-18(170AA) 로 치료함에 의해 상당히 증가하였다(27%). 섬유증을 가진 경증 내지 현저한 만성 활성 윤활막염은 10 또는 3 ㎍ 이 주사된 관절에서 뚜렸하였고 1 ㎍ 이 주사된 것에서 최소 윤활막염이 나타났다. 연골하 골 흡수(Subchondral bone resorption)는 10 ㎍ 으로 치료된 몇 개의 관절에서 소량 증가하였다. 3 또는 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료된 동물들은 생리식염수 표준과 비교했을 때, 섬유 골수, 윤활막 및 연골형성(chondrogenesis)의 면적 또는 골극에서 BRDU 표지를 증가시켰다. 이러한 결과는 상당한 연골 퇴행 너비에 대한 주 1 회 패러다임을 사용한 치료의 복용량 의존적 잇점을 보여준다. 상기 변수는 내측 경골 연골 부위와 함께 결손 부위내의 일부 형태의 생육가능한 기질의 존재를 가장 잘 나타내며, 동화 반응을 보여준다. 상기 BRDU 표지 결과는 복용의 정지후에 지속적인 증식 반응을 나타낸다.

3주간 주 3 회(수술후 6주에 평가)

주 3 회 주사로서 투여된 1, 3 또는 10 ㎍ FGF-18(170AA) 로 치료는 존 1 (10㎍ 으로 치료된 동물), 존 2 (1 또는 3 ㎍) 및 존 3 전체(1 또는 3 ㎍) 에서 주 3 회의 생리식염수 표준과 비교했을 때 경골 연골 퇴행 점수에서 현저한 감소를 낳았다. 10 ㎍ 으로 치료는 총 경골 연골 퇴행 너비를 24% 까지 상당히 증가시켰다. 1 또는 3 ㎍ 으로 치료는 약간의 유익한 효과를 나타내면서 연골 퇴행 너비를 각각 24% 및 21% 까지 비유의적으로 감소시켰다. 1 또는 3 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료된 동물은 또한 생리식염수 표준보다 상당히 낮은 깊이 비율(각각 17% 및 18%)을 나타내었다. 모든 4 개의 복용(0.3, 1, 3 또는 10 ㎍의 FGF-18(170AA))이 골극 측정을 상당히 증가시키면서(각각 12, 18, 60 및 62 %), 내측 경골 골극 점수는 0.3, 1, 3 또는 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료후에 증가되었다(각각 13%, 7%, 13% 및 15%). 10 ㎍ 로 치료는 대퇴 연골 퇴행 점수를 114% 까지 상당히 증가시켰다. 골 점수는 3(60%) 또는 10(88%) ㎍의 FGF-18(170AA)로 치료에 의해 상당히 증가하였 다. 대퇴골 없이 전체 관절 점수는 3 ㎍ 의 FGF-18(170AA) 치료에 의해 상당히 감소하였으나(13%), 전체 관절 점수에 대퇴골의 첨가는 상기 변화를 제거했다. 1, 3 또는 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA) 로 치료는 내측 경골에서 생육가능한 연골의 면적을 상당히 증가시키고(13%, 29% 및 29%), 3 또는 10　㎍ 로 치료는 외측 경골에서 면적을 상당히 증가시켰다 (22% and 13%). 3 또는 10 ㎍ 로 주사된 관절은 증가된 연골하 골 흡수와 함께 현저한 내지 중증의 윤활막염을 나타냈고 유사하지만 경증 내지 중등도의 변화가 1 ㎍ 으로 치료된 관절에서 관찰되었다. 1, 30 또는 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료된 동물은 골수, 골극, 반월상 연골, 윤활막 및 연골생성 부위를 포함한 다수의 부위에서 BRDU 표지를 나타냈다. 이러한 결과는 모든 치료 패러다임의 가장 잘 알려진 동화 효과를 나타내지만, 중증의 윤활막 염증이 동반되고 연골하 골 흡수를 증가시킨다.

수술후 9 주에 평가된 결과

비치료된 표준(수술후 9주에 평가)

9주에 사망시킨 내측 반월상 연골 열상을 가진 비치료된 동물은 경골 고평부의 바깥쪽 2/3 에서 가장 중증이고 안쪽 1/3 에서 덜 중증인 경골 연골 퇴행을 나타냈다. 대퇴 연골 퇴행은 보다 덜 중증이었고 보다 가변적이었다. 일반적으로, 점수는 6 주에 사망시킨 비치료된 동물에서 보다 더 높았다. 생리식염수 표준의 1 회 복용은 생리식염수 주 1 회(18%) 보다 경골의 존 2 에서 상당히 낮은 연골 퇴행 점 수를 나타냈다(12%). 생리식염수 1 회 복용은 또한 중등도의 콜라겐 퇴행의 상당히 증가된 너비를 나타냈다(92%). 주 1 회 생리식염수가 주어진 동물은 주 3 회 생리식염수 표준 동물(22%)에서와 같이, 중증의, 현저한, 중등의 및 경미한 콜라겐 퇴행의 상당히 낮아진 합계를 나타냈다(15%). 각 그룹당 단지 5 마리의 래트만이 존재하고 개체에 따라 질병의 진행 차이가 있기 때문에 이러한 차이는 상대적으로 작았다.

1회 복용(수술후 9주에 평가, 치료후 3 주 포함)

10 ㎍ 이 주사된 몇몇의 관절이 외측 경골상에 동화 반응의 증거를 보였음에도 불구하고, FGF-18(170AA)의 1회 복용이 주어지고 수술후 9 주에 사망시킨 모든 동물에서 유의한 치료 효과가 없었다.

3주동안 주 1 회(수술후 9 주에 평가, 치료후 3 주 포함)

10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 주 1 회 치료후에, 내측 경골의 존 1 및 존 3 전체에서 연골 퇴행 점수에서 38 및 31% 까지 상당한 감소가 관찰되었다. 0.3 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료는 주 1 회의 생리식염수 표준과 비교하였을 때 존 2 에서 점수를 상당히 감소시켰다. 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료된 동물은 상당히 낮아진 유의적인 연골 퇴행 너비(38%)를 나타내었다. 깊이 비율은 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로의 치료에 의해 상당히 감소되었다(22%). 3 또는 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료는 상당히 그리고 동일하게 골극 점수를 증가시켰으나(25%), 10 ㎍ 이 주어진 동물 만이 유의적으로 골극 측정을 증가시켰다(53%). 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)이 주어진 동물에서 대퇴골이 포함된 전체 관절 점수에서 23% 의 상당한 감소가 있었다. 생육가능한 연골의 면적은 내측(40%) 및 외측(81%) 경골에서 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)가 주어진 동물에서 상당히 증가되었다. 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료는 중증의, 현저한 및 중등도의 퇴행이 복합된 너비 및 중증 및 현저한 퇴행이 복합된 너비뿐만 아니라 중증 및 최소 콜라겐 퇴행의 너비를 상당히 감소시켰다. 윤활막 염증은 3 또는 10 ㎍ 이 주사된 관절에서 최소였고 더 낮은 복용량에서 나타나지 않았다. 복용이 있는 일부 또는 모든 관절에서 동화 반응은 뚜렷하였다. BRDU 표지는 주로 골수 및 생리식염수 표준의 섬유모세포에서 보여졌고 증가된 표지(연골 및 골극)는 10 ㎍ 로 주사된 관절에서 보였졌다. 이러한 결과는 골극 측정이 상기 복용량으로 치료된 관절에서 6 또는 9 주에 동등했음에도 불구하고 연골 치유/동화 반응은 치료 주기를 넘어서 계속되고 윤활막염은 침강됨을 보여주었다. 복용량 의존적 잇점은 중요한 연골 퇴행 변수를 이용하여 보여졌고 콜라겐 퇴행에 의해 측정된 바와 같이, 중증 기질 손실은 향상되었다.

3주간 주 3 회(수술후 9주에 평가, 치료후 3 주 포함)

존 3 전체의 경골 연골 퇴행 점수는 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA) 이 주어진 동물에서 주 3 회 주사로, 주 3 회 생리식염수 표준과 비교시, 38% 까지 유의적으로 감소하였다. 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료는 또한 중요한 연골 퇴행 너비를 유의적으로 감소시켰다(48%). 깊이 비율은 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료된 동물에서 27% 까지 유의적으로 감소하였다. 골극 측정은 3(57%) 또는 10(103%)㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료된 동물에서 유의적으로 증가되었다. 0.3 또는 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료는 외측 경골에서 면적을 상당히 증가시키는 반면에(46% 및 67%), 1, 3 또는 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료는 내측 경골에서 생육가능한 연골의 면적을 유의적으로 증가시켰다(각각 34%, 37%, 및 71%). 10 ㎍ 이 주어진 동물에서 경증 및 최소 퇴행이 복합된 너비가 그랬던 것처럼, 경증 콜라겐 퇴행 너비는 3 또는 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 치료된 동물에서 유의적으로 증가하였다. 경증 윤활막염은 10 ㎍ (나누어져)이 주사된 모든 관절에서 나타났고 최소 내지 경증 윤활막염은 1 또는 3 ㎍ 이 주어진 것에서 나타났다. 동화 반응은 1 ㎍ 이상에서 뚜렷하였다. BRDU 표지는 주로 생리식염수 표준의 골수 및 섬유모세포에서 나타났고, 증가된 표지(연골 및 골극)는 10 ㎍ 이 주사된 관절에서 나타났다. 이러한 결과는 연골 치유/동화 반응은 치료 기간 이후에도 계속되고 윤활막염은 6 주때와 비교하여 침강하였음을 나타낸다. 현저한 내지 중증 손실의 면적에 대한 더 작은 측정에 대한 명백한 경향이 있음에도 불구하고 콜라겐 손실에 대한 유익한 효과는 덜 명확하였다.

<실시예 1.2: 개의 OA 의 반월상 연골 절제술 모델>

치료 개시 1 개월전에 왼쪽 무릎에 일측성 부분 내측 반월상 연골 절제술을 했었던 암컷 비글 개(n=3/그룹)를 만성 OA에 대한 유익한 효과를 결정하기위해 3주간 생리식염수 또는 3, 10, 또는 30 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 1 회, 주 1 회, 또는 주 3 회(3/1로 복용량을 나누어)로 치료하였다.

치료 3 주 후에, 왼쪽 무릎에 대하여 반월상 연골 절제술에 의해 유도된 육안 및 현미경적 변화에 대한 효과 및 동화 효과의 증거가 평가되었다. 한 마리를 제외한 모든 개는 연구기간 내내 정상적인 식욕 및 활동을 보였다. 그룹 12 로부터 한 마리의 개(YLI-8)가 사망시키기(17일)전에 관절 삽입을 위한 반복된 마취와 관련된 흡인성 폐렴에 의해 죽었다. 연골 퇴행의 집중적이고 국한된 병변의 존재로 특징되는 전형적인 퇴행적 변화가 모든 그룹의 모든 시술된 개의 내측 경골에 존재하였다. 대퇴부 병변은 산발적으로 관찰되었다.

모든 개들은 최소 내측 관절낭이 두꺼워졌다. 반월상 연골 손상(일반적으로 치유되지 않은 것 내지 중등도로 치유된 것의 부검에서 거의 1/2이 존재하지 않은)은 모든 그룹에서 유사하였다.

현미경적 평가는 비치료 및 매개체 치료된 무릎은 종종 레벨(level) 1 및 2 의 존(zone) 1 에서 클로닝과 함께 연골 비대증을 갖는다는 것을 나타냈다. 명백한 동화 효과(증가된 클로닝, 세포 충실도 및 병변부위에서 염색한 프로테오글리칸)가 30 ㎍(10㎍ 주 3 회)FGF-18(170AA)로 치료된 무릎에서 관찰되었고, 이러한 변화는 대퇴부 관절융기(femoral condyles)와 가장 동일시할 수 있었다. 작지만 설득력있는 동화 효과는 보다 작은 복용량의 FGF-18(170AA)로 주 3 회 치료된 일부 무릎, 또는 주 1 회 30 또는 10 ㎍ 로 치료된 무릎에서 관찰되었다. 존재한다면, 이러한 FGF-18(170AA)가 유도한 변화는 일반적으로 연골의 상부 1/3 내지 1/2 또는 더 깊은 틈새와 인접한 기질에 있었다.

이러한 연구의 결과는 모든 무릎에서 10 ㎍ 의 FGF-18(170AA)로 주 3 회 (총 30 mg/주) 치료의 명백한 동화 효과 및 주 3 회 더 낮은 복용량 또는 주 1 회 30 또는 10 ㎍ 로 치료된 일부 무릎에서는 더 낮은 효과를 보였다. 클로닝으로 이루어진 변화는 연골의 상부 1/3 내지 1/2 또는 틈새에 인접한 기질에서 프로테오글리칸의 합성을 증가시켰다. 경미한 가장자리 부위의 증식적 변화가 일부 관절에서 관찰되었으나 래트에서 일어났던 것과 유사한 과다한 변화는 없었다. 관절 연골에서 동화적 변화는 모든 경우에 가장자리 부위에서 동화적 변화보다 컸다. 또한, 콜라겐 손상 측정은 기질 통합의 일부 보호를 제안하였다.

<실시예 1.3: 개 앞십자인대(anterior cruciate ligament)(ACL) 모델>

중증의 진행성 골관절염에 대한 조사를 위해, 개 앞십자인대 모델(ACL)이 치료 말기 및 후속 관리에서 MRI 평가를 포함한, 임상전 약리학 조사에 이용되었다. 이 모델은 보행 분석에 의한 기능에 근거한 데이타와 함께 효능 데이타(시간 및 후속 관리에 따른 조직병리학적 및 MRI)를 제공한다.

치료 말기에 비침습적 MRI 판독을 이용하여 건강한 기준선과 비교하여 연골 병변의 감소를 보였다(매개체에 대하여 -13.3, -7.5, -9.3 및 -8.8, 각각 3 ㎍/관절, 10 ㎍/관절 및 30 ㎍/관절). 또한, 힘판(force plate)에 대한 보행 분석을 통해 측정된 기능적 향상이 치료 요법의 말기에 나타났다:

보행 분석은 플랫폼-기반 압력/힘 측정(platform-based pressure/force measurement)를 이용하여 수행되었다. (Matscan^®System, Tekscan Inc, Boston, MA, USA).

보행 수집 과정

Matscan^®System 은 각각 432 mm×368 mm 의 센싱 면적내에 포함된 2,288개의 센싱 요소를 가지고, 1.4 sensels/㎠ 의 공간해상력을 생산하는 4 개의 보도 층 디스플레이를 포함한다. 상기 장치는 연구의 시작시 미리 정의된 무게로 표준화되고 본 연구를 통한 모든 개에 동일한 표준화가 사용된다.

골관절염이 유발된 뒷다리에 대하여, 최고의 수직력 및 접촉 면적이 1.9 내지 2.2 m/s 의 범위의 속보 보행 속도에서 얻어졌다. 속도는 크로노미터(chronometer)를 이용하여 확보되었다. 보행 수집 한계는 44 헤르쯔(hertz)로 고정된 샘플링 속도로, 총 132 프레임을 생산하면서, 3 초였다. 첫 5 개의 유효한 시험이 각 개에 대하여 얻어졌고 이어서 그 때에 주어진 지점에서 개의 프로파일을 특징화하기 위해 평균되었다. 최고의 수직력은 체중의 퍼센트(%BW)로 표현되었고 접촉 면적은 제곱센티미터(㎠)로 표현되었다.

속보에서 얻어진 골관절염이 유발된 뒷다리의 최고 수직력에 관하여, 개의 골관절염 모델은 수술전 값(기준선(baseline))에 비하여 차별화되는 비정상적 보 행(4주)을 만들었다. 최고 수직력 및 접촉 면적은 모든 그룹에서 부정적 변화가 관찰된 바과 같이(표 3 및 4), 수술후 4 및 8 주에 감소되었다. 그러나, 수술후 8 주에 그룹 Ⅳ 의 개에 대해 다른 그룹의 대응되는 베이스라인과 비교하여 보다 덜 심각한 감소를 갖는 경향이 있었다.

[표 3] 뒷다리에 유발된 골관절염에 대하여 속보(dynamic event)에서 얻어진 최고 수직력

a. 나타난 값은 평균±SEM 이다. 값들은 베이스라인 이상의 변화들이다.

b. 값들은 체중의 퍼센트로 표현되었다(%BW).

[표 4] 뒷다리에 유발된 골관절염에 대하여 속보(dynamic event)에서 얻어진 접촉 면적

b. 값들은 체중의 퍼센트로 표현되었다(%BW).

생체내 약리학 결과는 연골세포(증식 및 연골 재생/콜라겐 합성)에 대한 특정 활성 및 FGF-18(170AA)에 노출후에 다른 세포 타입에 의한 백혈구 증식 또는 사이토카인 방출과 같은 역효과의 부재를 나타내었다.

<실시예 1.4: 방사표지된 FGF18[3H]-FGF18 을 이용한 조사>

[3H]-FGF18 의 관절내 투여후에 무릎 관절 연골에서 발견된 방사활성 수준은 표 5 (총 방상활성의 농도로, ng 당량/g 으로 표현) 및 표 6 (투여된 복용량의 퍼센트로 표현)에 나타내었다; 표에 무손상 무릎 관절에서 및 윤활액의 수집후에 분석된 치료된 연골에서 결정된 방사활성 수준이 기록되었다. 윤활액이 있거나 없는, 무릎 관절 연골에서 관련된 약물동태학적 변수는 표 7 에 기록되었다.

[표 5] 수컷 래트에 0.24 ㎎/㎏의 목표 복용량에서 [³H]-AS902330 의 1 회 연골내 투여후에 무릎 관절 연골에서 총 방사활성의 농도. 결과는 ng 당량/g 으로 나타내었다.

[표 6] 수컷 래트에 0.24 ㎎/㎏의 목표 복용량에서 [³H]-AS902330 의 1 회 연골내 투여후에 무릎 관절 연골에서 총 방사활성의 회복. 결과는 투여된 복용량의 %로 나 타내었다.

[표 7] 수컷 래트에 0.24 ㎎/㎏의 목표 복용량에서 [³H]-AS902330 의 1 회 연골내 투여후에 무릎 관절 연골에서 총 방사활성의 전신 노출 변수.

치료된 연골에서 총 방사활성 수준은 20 시간의 종말 반감기(terminal half-life)를 가지면서 이상적으로(bi-phasically) 감소하였다. 윤활액이 없는 전체 연 골을 고려하는 경우에도 유사한 결과가 얻어졌다(16 시간). 전체적으로, 결과는 총 방사활성이 무릎 연골의 조직내에서 윤활액을 바깥쪽으로 분포시키는 것을 나타내었다. 치료된 무릎 관절의 자가방사인광복사법(autoradioluminography) 분석 후에 얻어진 결과는 대부분의 방사활성은 연골에 아주 근접하여 위치한다는것을 보여준다.

[³H]-AS902330 의 정맥내 및 관절내 투여 후에 전체 인체의 자가방사인광복사법 분석 결과는 각각 표 8 및 9 에 나타내었다. 조직 및 기관에서 총 방사활성의 농도는 ng당량/g (평균±SD) 으로 나타내었다.

[표 8] 수컷 래트(그룹 1)에 0.24 mg/kg 의 목적 복용량에서 [³H]-AS902330의 1 회 정맥내 투여후에 총 방사활성의 농도. 결과는 ng당량/g 으로 나타내었다(평균±SD)

*NQ : 정량되지 않음(정량한계보다 낮음)

[표 9] 수컷 래트(그룹 2)에 0.24 mg/kg 의 목적 복용량에서 [³H]-AS902330의 1 회 관절내 투여후에 총 방사활성의 농도. 결과는 ng당량/g 으로 나타내었다(평균±SD)

*NQ : 정량되지 않음(정량한계보다 낮음)

정맥내 투여후에 혈액 및 세럼내에서의 전체 방사활성은 각각 투여후 4 시간 및 24 시간에서 세럼 및 혈액에서 최고 값에 도달하였다. 세럼에서 측정된 반감기는 약 55 시간이었다. 관절내 투여후에 총 방사활성의 평균은 세럼 및 혈액에서 각각 투여후 24 시간 및 48 시간에 최고 농도에 도달하면서 서서히 증가하였다. 전신 노출은 정맥내 투여에서 발견된 것의 거의 20% 였다.

모화합물(parent compound) 및/또는 이의 대사물은 혈액 세포에 대해 낮은 친화성을 가지고 있고 순회하는 방사활성은 주로 세럼내에 분포되어있다는 것을 보여주면서, 세럼에서 총 방사활성은 혈액에서보다 평균적으로 높았다.

치료된 연골에서 총 방사활성의 수준은 20 시간의 종말 반감기를 가지고 이상적으로(bi-phasicalliy) 감소하였다. 전체적으로 상기 결과는 총 방사활성은 무릎 관절내에서 윤활액을 바깥쪽으로 분포시킴을 나타내었다.

전체적으로, 래트와 개에서 비임상적 약리학 모델에 기초하여, 특별히 적당한 복용 요법은 3 주간 주 1 회라는 것이 발견되었다. 관찰된 효과적인 복용량은 3 내지 30 ㎍/관절 이다.

<실시예 2: 본 발명의 FGF-18 화합물의 예>

본 발명의 바람직한 FGF-18 화합물의 서열은 다음과 같은 서열목록으로 주어 진다.

<110> Ares Trading S.A. <120> TREATMENT OF CARTILAGE DISORDERS WITH FGF-18 <130> 1134 <160> 5 <170> PatentIn version 3.3 <210> 1 <211> 624 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 1 atgtattcag cgccctccgc ctgcacttgc ctgtgtttac acttcctgct gctgtgcttc 60 caggtacagg tgctggttgc cgaggagaac gtggacttcc gcatccacgt ggagaaccag 120 acgcgggctc gggacgatgt gagccgtaag cagctgcggc tgtaccagct ctacagccgg 180 accagtggga aacacatcca ggtcctgggc cgcaggatca gtgcccgcgg cgaggatggg 240 gacaagtatg cccagctcct agtggagaca gacaccttcg gtagtcaagt ccggatcaag 300 ggcaaggaga cggaattcta cctgtgcatg aaccgcaaag gcaagctcgt ggggaagccc 360 gatggcacca gcaaggagtg tgtgttcatc gagaaggttc tggagaacaa ctacacggcc 420 ctgatgtcgg ctaagtactc cggctggtac gtgggcttca ccaagaaggg gcggccgcgg 480 aagggcccca agacccggga gaaccagcag gacgtgcatt tcatgaagcg ctaccccaag 540 gggcagccgg agcttcagaa gcccttcaag tacacgacgg tgaccaagag gtcccgtcgg 600 atccggccca cacaccctgc ctag 624 <210> 2 <211> 207 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 2 Met Tyr Ser Ala Pro Ser Ala Cys Thr Cys Leu Cys Leu His Phe Leu 1 5 10 15 Leu Leu Cys Phe Gln Val Gln Val Leu Val Ala Glu Glu Asn Val Asp 20 25 30 Phe Arg Ile His Val Glu Asn Gln Thr Arg Ala Arg Asp Asp Val Ser 35 40 45 Arg Lys Gln Leu Arg Leu Tyr Gln Leu Tyr Ser Arg Thr Ser Gly Lys 50 55 60 His Ile Gln Val Leu Gly Arg Arg Ile Ser Ala Arg Gly Glu Asp Gly 65 70 75 80 Asp Lys Tyr Ala Gln Leu Leu Val Glu Thr Asp Thr Phe Gly Ser Gln 85 90 95 Val Arg Ile Lys Gly Lys Glu Thr Glu Phe Tyr Leu Cys Met Asn Arg 100 105 110 Lys Gly Lys Leu Val Gly Lys Pro Asp Gly Thr Ser Lys Glu Cys Val 115 120 125 Phe Ile Glu Lys Val Leu Glu Asn Asn Tyr Thr Ala Leu Met Ser Ala 130 135 140 Lys Tyr Ser Gly Trp Tyr Val Gly Phe Thr Lys Lys Gly Arg Pro Arg 145 150 155 160 Lys Gly Pro Lys Thr Arg Glu Asn Gln Gln Asp Val His Phe Met Lys 165 170 175 Arg Tyr Pro Lys Gly Gln Pro Glu Leu Gln Lys Pro Phe Lys Tyr Thr 180 185 190 Thr Val Thr Lys Arg Ser Arg Arg Ile Arg Pro Thr His Pro Ala 195 200 205 <210> 3 <211> 624 <212> DNA <213> Mus musculus <400> 3 atgtattcag cgccctccgc ctgcacttgc ctgtgtttac actttctact gctgtgcttc 60 caggttcagg tgttggcagc cgaggagaat gtggacttcc gcatccacgt ggagaaccag 120 acgcgggctc gagatgatgt gagtcggaag cagctgcgct tgtaccagct ctatagcagg 180 accagtggga agcacattca agtcctgggc cgtaggatca gtgcccgtgg cgaggacggg 240 gacaagtatg cccagctcct agtggagaca gataccttcg ggagtcaagt ccggatcaag 300 ggcaaggaga cagaattcta cctgtgtatg aaccgaaaag gcaagctcgt ggggaagcct 360 gatggtacta gcaaggagtg cgtgttcatt gagaaggttc tggaaaacaa ctacacggcc 420 ctgatgtctg ccaagtactc tggttggtat gtgggcttca ccaagaaggg gcggcctcgc 480 aagggtccca agacccgcga gaaccagcaa gatgtacact tcatgaagcg ttaccccaag 540 ggacaggccg agctgcagaa gcccttcaaa tacaccacag tcaccaagcg atcccggcgg 600 atccgcccca ctcaccccgg ctag 624 <210> 4 <211> 207 <212> PRT <213> Mus musculus <400> 4 Met Tyr Ser Ala Pro Ser Ala Cys Thr Cys Leu Cys Leu His Phe Leu 1 5 10 15 Leu Leu Cys Phe Gln Val Gln Val Leu Ala Ala Glu Glu Asn Val Asp 20 25 30 Phe Arg Ile His Val Glu Asn Gln Thr Arg Ala Arg Asp Asp Val Ser 35 40 45 Arg Lys Gln Leu Arg Leu Tyr Gln Leu Tyr Ser Arg Thr Ser Gly Lys 50 55 60 His Ile Gln Val Leu Gly Arg Arg Ile Ser Ala Arg Gly Glu Asp Gly 65 70 75 80 Asp Lys Tyr Ala Gln Leu Leu Val Glu Thr Asp Thr Phe Gly Ser Gln 85 90 95 Val Arg Ile Lys Gly Lys Glu Thr Glu Phe Tyr Leu Cys Met Asn Arg 100 105 110 Lys Gly Lys Leu Val Gly Lys Pro Asp Gly Thr Ser Lys Glu Cys Val 115 120 125 Phe Ile Glu Lys Val Leu Glu Asn Asn Tyr Thr Ala Leu Met Ser Ala 130 135 140 Lys Tyr Ser Gly Trp Tyr Val Gly Phe Thr Lys Lys Gly Arg Pro Arg 145 150 155 160 Lys Gly Pro Lys Thr Arg Glu Asn Gln Gln Asp Val His Phe Met Lys 165 170 175 Arg Tyr Pro Lys Gly Gln Ala Glu Leu Gln Lys Pro Phe Lys Tyr Thr 180 185 190 Thr Val Thr Lys Arg Ser Arg Arg Ile Arg Pro Thr His Pro Gly 195 200 205 <210> 5 <211> 170 <212> PRT <213> FGF18(170AA) <400> 5 Met Glu Glu Asn Val Asp Phe Arg Ile His Val Glu Asn Gln Thr Arg 1 5 10 15 Ala Arg Asp Asp Val Ser Arg Lys Gln Leu Arg Leu Tyr Gln Leu Tyr 20 25 30 Ser Arg Thr Ser Gly Lys His Ile Gln Val Leu Gly Arg Arg Ile Ser 35 40 45 Ala Arg Gly Glu Asp Gly Asp Lys Tyr Ala Gln Leu Leu Val Glu Thr 50 55 60 Asp Thr Phe Gly Ser Gln Val Arg Ile Lys Gly Lys Glu Thr Glu Phe 65 70 75 80 Tyr Leu Cys Met Asn Arg Lys Gly Lys Leu Val Gly Lys Pro Asp Gly 85 90 95 Thr Ser Lys Glu Cys Val Phe Ile Glu Lys Val Leu Glu Asn Asn Tyr 100 105 110 Thr Ala Leu Met Ser Ala Lys Tyr Ser Gly Trp Tyr Val Gly Phe Thr 115 120 125 Lys Lys Gly Arg Pro Arg Lys Gly Pro Lys Thr Arg Glu Asn Gln Gln 130 135 140 Asp Val His Phe Met Lys Arg Tyr Pro Lys Gly Gln Pro Glu Leu Gln 145 150 155 160 Lys Pro Phe Lys Tyr Thr Thr Val Thr Lys 165 170

Claims

FGF-18 화합물을 투여하는 단계를 포함하고,

상기 FGF-18 화합물은 적어도 2 회 투여되고,

상기 투여는 적어도 4, 바람직하게는 5, 6, 또는 7 일로 나누어지는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자를 치료하는 방법.
연골 질환을 갖는 환자의 치료를 위한 의약의 제조에 사용되고,

FGF-18 화합물은 적어도 2 회 투여되고,

상기 투여는 적어도 4, 바람직하게는 5, 6 또는 7 일로 나누어지는 것을 특징으로 하는 FGF-18 화합물의 용도
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 투여는 7 일로 나누어 각각 되는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자를 치료하는 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 FGF-18 화합물은 치료 주기당 적어도 2 주 연속, 적어도 3 주 연속 또는 적어도 4 주 연속동안 투여되는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 FGF-18 화합물은 치료 주기당 2 주 연속, 3 주 연속 또는 4 주 연속동안 투여되는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 치료 주기는 2, 4, 6 또는 8 개월후에 반복되는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

년간 1, 2, 3, 4, 5 또는 6 치료 주기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

FGF-18 화합물의 연골내 투여를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

FGF-18 화합물의 정맥내 투여를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

FGF-18 화합물의 1 회 연골내 투여당 1 내지 100 mcg, 바람직하게는 5 내지 40 mcg, 바람직하게는 10 내지 30 mcg 의 복용량으로 투여를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

FGF-18 화합물의 1 회 연골내 투여당 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 mcg의 복용량으로 투여를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

FGF-18 화합물의 1 회 정맥내 투여당 50 내지 200 mcg/kg, 바람직하게는 80 내지 120 mcg/kg 의 복용량으로 투여를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

FGF-18 화합물의 1 회 정맥내 투여당 80, 90, 100, 110, 또는 120 mcg/kg의 복용량으로 투여를 포함하는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방 법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 연골 질환이 골관절염인 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 골관절염은 경증 내지 중등도의 골관절염, 단계 Ⅱ 또는 단계 Ⅲ OARSI, 중증 진행형 골관절염 또는 및/또는 단계 Ⅳ OARSI 로 분류되는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 골관절염은 무릎 골관절염 또는 이차성 둔부 골관절염과 같은 둔부 골관절염(hip osteoarthritis)인 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 FGF-18 화합물은 인간 정상형(wildtype)FGF-18 또는 FGF-18(170AA)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 연골 질환을 갖는 환자의 치료 방법 또는 FGF-18 화합물의 용도.